DE1301143B

DE1301143B - Schaltungsanordnung zur induktiven Messwertabtastung

Info

Publication number: DE1301143B
Application number: DE1967W0044161
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-06-13
Filing date: 1967-06-13
Publication date: 1969-08-14

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur induktiven Meßwertabtastung, bei der. in den Raum zwischen einer Spule und einer anderen Spule ein Abschirmblech eintaucht, durch das die Gegeninduktivität zwischen den erwähnten Spulen veränderbar ist, und bei der die Ausgangsspannung der Abtastschaltungsanordnung an einen Schaltverstärker angelegt ist.
In der elektrischen Meßtechnik besteht häufig die Aufgabe, bei einem bestimmten Meßwert, d. h. bei einer bestimmten und wählbaren Stellung des Meßgerätezeigers, einen Vorgang auszulösen. Es ist möglich, die Auslösung photoelektrisch vorzunehmen.
Wegen der geringen Zuverlässigkeit der Glühlampen wird die photoelektrische Meßwertabtastung jedoch nur noch selten verwendet.
Die bisher übliche Schaltung (Fig. 1) zur induktiven Meßwertabtastung besteht im wesentlichen aus einem Oszillator mit induktiver Rückkopplung, wobei Schwingkreisspule und Rückkopplungsspule durch einen Zwischenraum getrennt sind, in den ein Abschirmblech eintaucht. Das Abschirmblech kann auch eine Folie sein. Funktionswesentlich ist nur eine ausreichende Abschirmwirkung. Je nach Stellung des Abschirmbleches wird infolge seiner Abschirmwirkung der Rückkopplungsfaktor mehr oder weniger verkleinert. Je nach Schaltungsdimensionierung ergeben sich zwei Betriebsarten.
Bei der ersten schwingt der Oszillator auch noch beim kleinsten vorkommenden Rückkopplungsfaktor, seine Schwingspannung ändert sich aber mit der Stellung des Abschirmbleches. Die gleichgerichtete Schwingspannung dient zur Steuerung eines nachgeschalteten Schaltverstärkers. Anstatt die Schwingspannung gleichzurichten, kann man auch den in die Röhre oder in den Transistor fließenden Gleichstrom zur Steuerung des Schaltverstärkers verwenden. Der Betrag der Schwingspannung und wie stark sich die Schwingspannung mit der Stellung des Abschirmbleches ändert, hängt von der Schwingkennlinie und den Rückkopplungsbedingungen ab.
Die Schwingkennlinie wird durch Betriebsspannungsänderungen, Schaltelementestreuungen und Datenstreuungen des aktiven Vierpols (Transistor, Röhre) beeinflußt. Der Rückkopplungsfaktor ist im wesentlichen eine Funktion des Schwingkreiswiderstandes und der Gegeninduktivität. Mit Ausnahme der Gegeninduktivität sind alle Schaltungsparameter mehr oder weniger temperatur- und zeitabhängig, wobei sich die Einflüsse auch noch teilweise kompensieren können.
Bei der zweiten Betriebsart arbeitet der Oszillator als Abreißoszillator, d. h., beim Einführen des Abschirmbieches reißen die Schwingungen beim Ausschaltpunkt plötzlich ab. Beim Herausziehen des Abschirmbleches setzen die Schwingungen an einem anderen Wegpunkt (Einschaltpunkt) wieder ein. Die Wegdifferenz zwischen Ein- und Ausschaltpunkt wird als Hysteresis bezeichnet. Der Betrag der Hysteresis hängt von denselben Parametern ab, die auch bei der ersten Betriebsart Streuungen und Inkonstanz verursachen. Zusätzlich hat die zweite Betriebsart noch den Nachteil, daß sich eine Rückführung nur über eine mechanische Veränderung der Stellung des Abschirmbleches herbeiführen läßt. Da bei beiden Betriebsarten für jede Abtasteinrichtung ein besonderer Oszillator erforderlich ist, besteht bei räumlich gedrängtem Aufbau, insbesondere bei der zweiten Betriebsart, die Gefahr von gegenseitigen Beeinflussungen.
Es sind ferner Anordnungen bekannt, die zur elektrischen Messung von linearen Bewegungen dienen.
Diese arbeiten nicht mit Oszillatoren, sondern beruhen auf gewöhnlichen Wechselstrombrücken (Maxwell-Brücke). Bei diesen wird aus der Induktivitätsveränderung von ein oder zwei durch die Bewegung veränderbaren Induktivitäten auf die Bewegung geschlossen. Solche Anordnungen sind jedoch für die induktive Meßwertabtastung nicht brauchbar, da eine kräftige Induktivitätsänderung die Bewegung von größeren Massen (ferromagnetische Kerne, Kurzschlußkörper) erfordert, was wegen der Verschlechterung der Güte des Meßwerkes ausscheidet.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale: a) Die Gegeninduktivität zwischen der erwähnten ersten Spule und der erwähnten zweiten Spule ist durch ein Abschirmblech in an sich bekannter Weise veränderbar; b) die Gegeninduktivität zwischen der erwähnten ersten Spule und einer mit dieser festgekoppelten dritten Spule ist durch das Abschirmblech nicht beeinflußbar; c) die Spannungen an der Prüfspule und an der Vergleichsspule werden in einer Differenzgleichrichteranordnung miteinander verglichen.
Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels (F i g. 2) erläutert.
Der Hochfrequenzgenerator G speist einen oder mehrere parallelgeschaltete Primär-Schwingungskreise C,, L1, die etwa auf die Frequenz des Generators abgestimmt sind. Mit der Primärkreisspule fest gekoppelt ist die Wicklung. einer Vergleichsspule.
Die feste Kopplung kann ohne weiteres und nach Bedarf durch an sich bekannte Maßnahmen verwirklicht werden, z. B. durch eine Paralleldrahtwicklung oder durch eine bei Autotransformatoren übliche Anzapfung der Spule L1. Die Gegeninduktivität zwischen den Spulen L1 und L., wird somit durch das Abschirmblech nicht nennenswert beeinflußt.
Die in der Spule L3 induzierte Hochfrequenzspannung wird mit Hilfe der aus der Diode Dt sowie dem Kondensator C2 und dem Widerstand Rt bestehenden Gleichrichterschaltung gleichgerichtet.
Mit der Primärkreisspule lose gekoppelt ist die Wicklung, einer Prüfspule. Die Gegeninduktivität zwischen den Spulen L, und [. 3 ist eine Funktion des Weges s des Abschirmbleches.
Die in der Spule L, induzierte Spannung wird mittels der Gleichrichterschaltung D", C3, R.,gleichgerichtet. Durch zweckmäßige Dimensionierung der Resonanzfrequenz und/oder Dämpfung des aus der Spulenwicklung L3, der Kapazität C4 und dem Dämpfungswiderstand R. s bestehenden Schwingkreises läßt sich erreichen, daß die Gütestreuung dieses Kreises keinen merklichen Einfluß auf die gleichgerichtete Spannung hat. Wird das Abschirmblech zwischen die WicklungenL, und L3 eingeschoben, so wird die an dem Widerstand R2 liegende Spannung U kleiner. Der Differenzenquotient j UM s hat für eine bestimmte Stellung des Abschirmbleches ein Maximum. Man dimensioniert die gesamte Schaltung so, daß annähernd für diese Stellung des Abschirmbleches die Spannung an dem Widerstand R, gleich der Spannung an dem Widerstand R1 ist und schaltet die beiden Spannungen so in Reihe, daß die Spannung zwischen a und b annähernd Null wird. Auf welche an sich bekannte Art und Weise diese Dimensionierung hierbei erreicht wird, ist unwesentlich. An a-b wird der Schaltverstärker angeschlossen.
Da bei Änderung der Generatorspannung oder Primärkreisgüte die Spannungen an den Widerständen R, und R2 sich gleich ändern, bleibt der Schaltpunkt unverändert. Ebenso heben sich die Temperatureinflüsse auf, da sie beide Gleichrichterschaltungen gleich betreffen. Es bleibt nur ein Einfluß der Schaltelemente (Generator usw.) auf die Hysteresis.
Die neue Schaltung ist außerdem wirtschaftlich, da für mehrere Abtaster ein einziger Generator (Transistor) ausreicht, und durch Vertauschen von a mit b die Schaltfunktion leicht geändert werden kann, so daß keine zwei Ausführungen von Schaltverstärkern erforderlich sind. Außerdem läßt sich leicht eine Rückführung anbringen.

Claims

Patentanspruch: Schaltungsanordnung zur induktiven Meßwertabtastung, bei der in den Raum zwischen einer Spule und einer anderen Spule ein Abschirmblech eintaucht, durch das die Gegeninduktivität zwischen den erwähnten Spulen veränderbar ist und bei der die Ausgangsspannung der Abtastschaltungsanordnung an einen Schaltverstärker angelegt ist, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale: a) Die Gegeninduktivität zwischen der erwähnten ersten Spule (L1) und der erwähnten zweiten Spule (L3) ist durch ein Abschirmblech in an sich bekannter Weise veränderbar; b) die Gegeninduktivität zwischen der erwähnten ersten Spule (L) und einer mit dieser fest gekoppelten dritten Spule (Lo) ist durch das Abschirmblech nicht beeinflußbar; c) die Spannungen an der Prüfspule (L3) und an der Vergleichsspule (L2) werden in einer Differenzgleichrichter-Anordnung miteinander verglichen.