DE1303818B - - Google Patents

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen analogen hysteresefreien Weggeber mit Hallgenerator, der in einem vom Feld zweier einander entgegengerichteter magnetischer Flüsse durchsetzten Luftspal* eines ferromagnetischen Kreises parallel zu der von diesem ferromagnetischen Kreis eingeschlossenen Ebene und senkrecht zum Feldlinienverlauf in diesem Luftspalt verschiebbar ist.
Durch die deutsche Auslegeschnft 1 138240 ist ein Meßwertumformer bekannt, durch den eine mechanische Größe in eine Frequenz einer elektrischen Größe umgewandelt wird, die an einem relativ an magnetischen Dipolen vorbeibewegten Halbleiterwiderstand, insbesondere Hallgenerator, abnehmbar ist. Bei diesem Meßwertumformer ist der Halbleiterwiderstand in eiaer gbene angeprdflet, die durch die magnetische Achse eines jeweils an dem Halbleiterwiderstand vorbeibewegten magnetischen Dipols und durch eine senkrechte zur relativen Bewegungsrichtung gegeben ist Diese Anordnung arbeitet jedoch nicht hysteresefrei.
Durch die deutsche Patentschrift 1 161 698 ist eine Meßvorrichtung mit einer zwischen den Polen eines Magneten frei beweglichen Hallsonde bekannt, jaren Lage durch die zu niessende Größe veränderbar ist. Bei dieser Vorrichtung ist die Haiisonde im Feld zweier einander entgegengerichteter magnetischer Flüsse angeordnet. Diese bekannte Vorrichtung besitzt jedoch bei sehr kleinen Auslenkuneen des Hallgenerator? eine zu geringe Empfindlichkeit.
Es sind außerdem analoge und hysteresefreie induktive Weggeber bekannt, die jedoch einen erheblichen und kostspieligen Aufwand an Elektronik erfordern. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weggeber der genannten Art zu entwickeln, der neben Hysteresefreiheit auch eine hohe Empfindlichkeit bei sehr kleinen Auslenkungen des Hallgenerators besitzt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der ferromagnetische Kreis als geschlossenes System aufgebüdet ist und daß zwei Permanentmagnete mit entgegengesetzt parallelen Magnetisierungspchtungen in der von dem ferromagnetischen Kreis eingeschlossenen Ebene derart angeordnet sind, dab zwei nebeneinanderliegende, entgegengesetzt magnetisierte Polflächen mit dem geschlossenen ferromagnetischen Kreis ohne Luftspalt starr verbunden sind und daß die freien Polflächen mit der gegenüberliegenden Fläche des geschlossenen ferromagnetischen Kreises den zur Aufnahme des HallgeneratDrs dienenden Luftspalt bilden.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, daß der geschlossene ferromagnetische Kreis mit zwei nebeneinanderliegenden entgegengesetzt inagnetisierten Polflächen der Permanentmagnete ohne Luftspalt starr verbunden ist, und daß weiterhin ein Hallgenerator mit einer nichtmagnetisierbaren Umhüllung verwendet wird, wird erreicht, daß der Feldlinienverlauf im ferromagnetischen Kreis auch bei Verschiebung des Hallgenerators unveränderlich ist. Durch diesen unveränderlichen Feldlinienverlauf im geschlossenen ferromagnetischen Kreis wird die Hysteresefreiheit erziehlt. Die hohe Empfindlichkeit des erfindungsgemäßen Weggebers, auch bei sehr kleinen Auslenkungen des Hallgenerators, wird durch das Vorhandensein nur eines Luftspalts erreicht, in welchem der Hallgenerator angeordnet ist. Dieser eine Luftspalt ist nur deshalb möglich, weil ein geschlossener ferromagnetischer Kreis mit Dauermagneten verwendet wird. Dadurch kann die gesamte im geschlossenen magnetischen System vorhandene magnetische Energie auf den Hallgenerator einwirken.
An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt
Fig.! in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Weggebers gemäß der Erfindung, insbesondere zur Verwendung für Feintaster,
Fig.2 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Weggebers gemäß der Erfindung, insbesondere zur Verwendung für die Messung kleiner Winkel,
F i g. 3 eine graphische Darstellung über den Zu-
sammenhang von Relatiwerschiebung zwischen Schieber und Hallgenerator und Joch und abgegebener Hallspannung.
In F i g. I ist in einer schematischen Darstellung ein Weggeber gemäß der Erfindung dargestellt, der besonders für Feintaster geeignet ist. Der geschlossene ferromagnetische Kreis besteht aus dem U-fönnigen Teil 11 und dem geraden Joch 12. Das Joch 12 kann z.B. aus Mu-MetaII ausgeführt sein. Zwei Stabmagnete 13 und 14 sind symmetrisch zur Symmetrieachse des geschlossenen ferromagnstischen Kreises mit dem Querschenkel des U-förmigen Teiles 11 ohne Luftspalt starr verbunden. Jeweils neben dem Nordpol des einen Permanentmagneten steht der Südpol der anderen Permanentmagneten. Die Permanentmagnete können so nebeneinander angeordnet sein, daß sie sich entweder parallel ihrer Magnetisierungsachse berühren oder einen geringen Abstand voneinander haben. Der Hallgenerator 15 ist L.iit einer nichtmagnetisierbaren Umhüllung versehen und ist mit einem nichtmagnetisierbaren Schieber 16 fest verbunden, der auf dem Joch 12 beweglich ist. Die mögliche Bewegungsrichtng des Schiebers 16 ist durch den Doppelpfeil 17 angedeutet. Der Schieber 16 kann z. B. aus Messing bestehen. Die freien Polflächen der Stabmagnete 13 und 14 bilden mit der gegenüberliegenden Fläche des geraden Joches 12 einen Luftspalt, in dem der Hallgenerator IS parallel zur vom geschlossenen ferromagnetischen Kreis eingeschlossenen Ebene und senkrecht zum Feldlinienverlauf im Luftspalt verschiebbar ist. Der nichtmagnetisierbare Schieber 16 kann mit dem Tastkopfgehause und das Joch 12 mit der Tastspitze eines Femtasters verbuu-
e?nWFig 2 ist eine weitere Ausfuhrungsform des Weggebe« gemäß der Erfindung schematisph dargesteUtfdie sich besonders für das Messen Uomt ΛΤιη-kel eignet Bei dieser Ausführungsform besteht der gescrdo^ene ferromagnetische Kreis aus dem geraden TeU 21 und dem halbkreisförmigen Joch 22. Die Stab- » magnete 23 und 24 sind symmetrisch zur Symmetrieachse des geschlossenen ferromagneüschen Kreises St dessen geradem Teil 21 ohne Luftspalt starr verbunden. Jeweils neben dem Nordpol des einen Permanentmagneten steht der Süopol des anderen PermSentmagneten. Der mit einer mchtmagnetmerbaren Umhüllung versehene HaUgenerator25 ist mit etnem nichtmalnetisierbaren Schieber 26 fest verbunden der auf dem Joch 2- beweglich ist.
Bei Erregung des Hallg^nerators nut einem konao stanten Steuerstrom zeigt die Hallspannung in Abhängigkeit der Stellung zwischen Schieber und Joch den in Fig. 3 dargestellten Verlauf.Auf_derAbszisse ist die Relatiwerschiebung zwischen Schieber und Joch in Millimetern und auf der Ordinate die vom Hallgenerator abgegebene Hallspannung U in Millivolt abgetragen. Die ku-ve31 zeigt die Abhängigkeit der Hallspannung von der Relatiwerschiebung. Der Kennlinienverlauf, wie er in Fig.3 beispielsweise dargestellt ist, läßt sich durch besondere Formgebung der freien Permanentmagnetpolflachen verändern.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Analoger hysteresefreier Weggeber mit Hallgenerator, der in einem vom Feld zweier einander entgegengerichteter magnetischer Flüsse durchsetzten Luftspalt eines ferromagnetischen Kreises parallel zu der von diesem ferromagnetischen Kreis eingeschlossenen Ebene und senkrecht zum Feldlinienverlauf in diesem Luftspalt verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der ferromagnetische Kreis als geschlossenes System ausgebildet ist und daß zwei Permanentmagnete (13,14 bzw. 23,24) mit entgegengesetzt parallelen Magnetisierungsrichtungen in der von dem fern ,nagnetischen Kreis eingeschlossenen Ebene derart angeordnet sind, daß zwei ncbeneinanderliegende, entgegengesetzt magnetisierte Polflächen mit dem geschlossenen ferromagnetischen Kreis ohne Luftspalt starr verbunden sind und daß die freien Polflächen mit der gegenüberliegenden Fläche des geschlossenen ferromagnetischen Kreises den zur Aufnahme des Hallgenerators (15, 25) dienenden Luftspalt bilden.
2. Weggeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossene ferromagnetische Kreis aus einem U-förmigen Teil (11) und einem geraden Jochv12) begeht, daß ferner zwei Stabmagnete (13, 14) symmetrisch zur Symmetrieachse des ferromagnetisch ;n Kreises mit dem Querschenkel des U-förmigen Teiles (11) starr verbunden sind und daß der mit einer nichtmagnetisierbaren Umhüllung versehene Hallgenerator (15) mit einem auf dem Joch (12) beweglichen Schieber (16) aus einem nichtmagnetisierbaren Material verbunden ist.
3. Weggeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossene ferromagnetische Kreis aus einem geraden Teil (21) und einem halbkreisförmigen Joch (22) besteht, daß fer- *o ner zwei Stabmagnete (23,24) symmetrisch zur Symmetrieachse des ferromagnetischen Kreises mit dessen geradem Teil (21) verbunden sind und daß der mit einer nichtmagnetisierbaren Umhüllung versehene Hallgenerator (25) mit einem auf dem Joch (22) beweglichen Schieber (26) aus einem nichtmagnetisierbaren Material fest verbunden ist.
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