DE1910601C3 - Meßumformer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Meß- 55 Koordinaten des zweidimensionalen Koordinatennmformer zur Umwandlung einer Ortsangabe auf systems eindeutig elektrische Signale zugeordnet. Er einer Fläche in ein elektrisches Signal. enthält keine mechanischen Stellglieder, und die In Regelungssystemen wird häufig eine gemeinsame Ortsbestimmung erfolgt ohne bewegliche Kontakte. Steuerung des Stellgliedes nach zwei voneinander un- Der Meßumformer hat deshalb neben seinem einabhängigen Größen gefordert. Man kann dies als 60 fachen Aufbau einen geringen Verschleiß und geringe eine Steuerung in zwei Koordinaten bezeichnen. Störanfälligkeit. Seine Betriebssicherheit ist groß, Soiche Regelungsprobleme treten bei Fernsteuerun- und er kann in ein Regelungssystem eingesetzt wergen von Stellantrieben, beispielsweise bei der den, an das höchste Sicherheitsansprüche zu stellen Steuerung des Quer- und des Seitenruders von Flug- sind.

zeugen, auf. 65 Vorzugsweise ist durch die magnetfeldabhängig^!

Bekannt sind Meßumformer, die die Stellung eines Widerstände, die insbesondere magnetfeldabhängige

Gebers, der sich auf einer Geraden bewegt, in ein Halblciterwiderstände, sogenannte Feldplatten, sein

elektrisches Signal umwandeln. Hierzu werden können, ein kartesisches Koordinatensystem nach-

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gebildet. Dazu können vier länglich i-csialiete abhängen Widerslände 2 und 3 eine eindeutige Bemaui-etfeldabhängiüe Widerstände vorgesehen sein. Stimmung der Ürts.koordmaten des ! o.scnius ο mogcurch deren Längsachsen jeweils eine "positive bzw. ¹Lh. Es ist nochmals zu belonen. dal an S,eile Ue-. neuative Achse "des KoordinaierisWems -ebüdct uiiadralisch.·', Polschuh» 6 cm Polschuh mit ..reiswird. Die mauneueldabhäimiiien Widerstände en!- 5 K'.rmiüem Querschnit: verwendet werüen kann, .ic, sprechender positiver und "negaü.er Aeiis.n des einem Polschuh dieses Ouerschnitles^enU. . = . .,:e Koordinatensystems s>;nen ais Potenziometer ■_:-■- Forderung, dal', eine Drehung ^e <■ . ois.aui,'■ schaltet sein. Yonenha:': ist e-. den Vv !dcr^andsv.er: re-id der Verschiebung zu \ermeidei; :-;. eines solchen Potent — etc: - n; eii-e; Bracke::- '. >\j magnetfeldabhängigen Widerstand _ u·:·^ .> schaltung zu besiimmcn. Ein solcher MeDiimwandier ic siiu: niaanderförm;^ ausgebildet. Darm! ^^:!^"' "';'' i·-! ais Sollwertgeber ί'ύ" eine Fernsteueruni: üceignc;.. in einfacher Weise uie Mogüchseii. Mi ais . ■,".^.,.i.-Die Oiicrschr.itisr.äci-.j des PoUehuhs' k"ai;n" em meter zu schalten, wie es in di r Fi g. ^ üurcn.ge, ..·:!. Krei- oder ein Ouadri.i sein. ;-i diesem Zusammen- wurde. Zur Bestimmung des WiüerstaiiLi-wcrte· bang r-t darauf hinzuweisen ,:al.'i auch Cehunue:: ler magneüeldabliangigen Widerstände ...-"ii· .. ■. tie.-^Polschuhs zuge;asver. ',verdeü kum.er.. fall;. se"ine 15 BrückenschaiiuiiL; benut/i werden. ^₁ ^- uir -:,\- Oi.'erschnttisiVeche ein I-rci-. Ui. DL- Mc'jsicheriicr p.auneifeldabhangi-jer: Wider-tänOe 3 ce- -W:.'.:- vvird h-.erv.i;-, :i:e!u ix"j::rr.i!.^:.;. naienachse 4 in ..ier Figur angegeben !^ ' ·'·'".'!,"'.' Der Polschuh kann mit einem Dauermagneten den magnetfeldabhängigen Ymücvs;.i-.uen λ >■ ^^ -■_ oder mn einer stromdur-chlloss-neu Spule m.--inetisch ucbiidetc Potentiometer is·, -.if /wi weiteren Λ i^-.-trreubar sein. ü;h! e- könne;, Cu: ma-netteld- 20 wänden Ά und V zu einer Bi Jcke \erschau-.-i an,,, abhängigen WiderManJ.. sormagnetis.. :t -ein aus der Spunnungsqueiie 10 eme^ eieKtriscnc ^\\u'-Dic magnetfeldaohä-nugen Widers^änJe können nung angelegt ist Anden Äbgnücn i χ unu I- ü. au! einer iraepL.ite :u:- weichmuüi'etischem Materia: Brücke kann das elektrische S:gna^ αη^ηιηνι,η, aML-eordnc: scm. Aul dieser I¹IaUe kann weiiiv.-tens v.erden. das der Stellung des PnKtnuin.i aut^ tj, LMi" Dauermagnc! befestig; sein, e- kann eine /weite '5 Koordinatenachse 4 entspricht. Zur e^v.;nniin^ ... mi; einem Polschuh -.er-eiiene Platte ju-, weich- McLasciIcs auf der Koordinatenachse ~^:..aun. ^n u mai>ne::scl../m Material au: dem Dauermaüncien ver- AberitTe 13. 14 und 15 der /ti einem P/.:e:V.;o'v,et- · schiebbar aufliefen, up...: es können d^e maunetfeki- \erschalteten Widerstände 2 α und - η eneniai's .-, η. abhängige., Wideistäiice im Luttspa.t zwischen dem Mcivn-ücU angelegt werden, oder e- \,.,η-Λ /V^ i... Polschuh und der Tragplatte anueop-inei -ei'>. 30 wmniinu des Mei>.vertes eine andere oei ■-CKami-..

Da- Material de; mat;netfeldabhanaiüen Wider- Wider?tand<meBmeihoden benutzt wurden, stände kann InSh. in-^Jsonderc mit "Einschlüssen In F i g. 2 ist ein eriindun-gemaiVr I männer n

emer yutle;tenden /weilen Phase, v.ie N^:S'n. ,cm. perspektivischer Ansicht dargestellt l/ie nacne

Im"fokender. wird die erfindunusiiem;ii'e Vor- die als gemeinsamer T läge 1 der magnet.el., richtung Ix-ispielhaft ar Hand uer^Fis·. 1 und 2 35 abhängigen Widerstände 2 und 3 dient, ist en emci

näher beschrieben. In ivuen Fmuren sind ·J.-misch.; Platte 16 aus weichmagnetischem Materia.. beispie.-

Teilc mit den sleichen Bezuuszeichen ve:,chen. -'.eise aus Weicheisen. Auf tue Platte io ;:■.!- Acie.:_

Fi u. 1 zeigt schematisch" einen Ausschnitt aus magnetischem Material sind zwei Dauermug vicn </

einer ' erfindungsizemäßen Vorrichtuna. Auf der und !8 aufgesetzt Die Flache i. aut ucr^ üa-Fläche 1 ist durch die masinetieldabhändücn Wider- 40 Koordinatensystem 4 und 5 nachgebildet ist. neuntici

stände la. Ib und 3«. 3h ein kartesisches Koordi- sich zwischen den beiden Dauermagneten ,7 und «.,.

aiensvstem nachgebildet, dessen Achsen mit 4 und 5 Aul den beiden Dauermagneten 17 und IS hegt eine

bezeichnet sind." Die magnctfeldabhän»i«en Wider- zweite Platte 19 aus weichmagnetischem Material,

stände! und 3 sind landich ausgebildet, and ihre beispielsweise au- Elisen, auf. An dieser f .alte 19 im Fängsachsen liegen auf den Achsen 4 und 5 des 43 der Polschuh 6 befestigt, und die magnetic,ύ-

kartesischen Koordinatensystems. abhängiger, Widerstände liegen im Luftsna I.-() z.vi-

Über den mai·,· jtfeldabhännigen Widerständen 2 sehen dem Polschuh 6 und der Jochplatte 16. und 3 ist ein Polschuh 6 angeordnet, der in der Fieur Die Platte 19 ist auf den Dauermagneten 1 / unu

im Schnitt dargestellt ist. Die Querschnittstläche KS verschiebbar. Mit einfachen Mitteln, die in tlei dieses Polschuhs ist etwas größer ais die Fläche 50 Figur nicht dargestellt sind, laßt sich dabei sichereines Quadranten des durch die magnetfeld- stellen, daß während der Verschiebung eine Drehung abhängigen Widerstände 2 und- 3 nachgebildeten des Polschuhs unterbleibt, falls der Querschnitt des kartesHichen Koordinatensystems. Es ist mil dieser Polschuh* nicht kreisförmig ist.

Größe der Querschnittsfläc'he des Polschuhs 6 sicher- An Stelle der Dauermagneten 17 und IX können

ücstellt. daß immer wenigstens jeweils ein magnet- 55 ^h sfomdurchflossene Spulen zur magnetischen feldabhängiger Widerstand der Koordinatenachsen 4 Erregung des Polschuhs 6 vorgesehen scm. und 5 dem Masnetfeld ausgesetzt ist. das von dem Der erfindungsgemäße Umformer laßt sich mit

Polschuh 6 geführt wird. Der Polschuh 6 kann inner.- einfachen Mitteln aulbauen. Wr- aus der_ Behalb des durch die gestrichelten Linien 7 anae- Schreibung zu entnehmen ist. sind störanfällige deuteten Quadrates verschoben werden. Bei dieser Sa mechanische Teile beim Aul bau vermieder die Verschiebung ist darauf zu achten, daß die Kanten Messung erfolgt kontaktlos, und Verscnleibdcs Polschuhs 6 jeweils parallel zu den Feldplatten- erseheinungen treten praktisch nicht auf. Der erachsen bzw. den Koordinatenachsen 4 und S geführt fmdungsgemäße Meßumwandler ist daher in hervorwerden, daß also der Polschuh 6 bei der Ver- ragender Weise als Sollwertgeber in Fernsteuerungsschiebung nicht gedreht wird, unter dieser Voraus- 65 anlagen für Stellantriebe zu verwenden, von denen Setzung ist mit de:., Widerstandswert der magnetfeld- eine hohe Betriebssicherheit verlangt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

ι ι ρ . . ·■ , , Potentiometer benutzt, bei denen sich aus der 1 Stellung des Potentiomeierabgriiies direkt mh de:

1. NicLUmv .-i-.ii-; /ur Umwandlung einer Orts- Widerstandsmessung das elektrische Signal ergib·.. angabe uui einer Fläche in ein elektrisches Signal. Ein solcher Umformer ist für die Umwandlung dadurch gekennzeichnet, daß auf der s zweier unabhängiger Größer, in ein elektriscn-, Fläche (Ii mit magnetfeldabhänizieen Wider- .-simuil nicht v\ λ endbar, da solche Großen in /:■,* e; ständen (2 und 3) ein Koordinatensystem (4. 5) Dimensionen atifzuiraser. sind. Eine L ^r.vr;rac.i::._ nachgebildet ist und daß die magnetfeld- vo·-· Steuerimgsbewegur-'n. die im Zweidirr. .'ns;i·- abhängigen Widerstände (2 a. 2 b bzw. 3 u. 3> h) naien erioiat. ist jedoch nach de?r. oben angcgeber...:' einer positiven und der zugehörigen negativen io Fiiiizip nur mil großen Schwierigkeiten realisier·.;.::·. Achse des Koordinatensystems (4. 5) jeweils ein. da ein hoher wirtschaftlicher Aufwand eriorderlic. Potentiometer bilden, daß ein magnetisch erreu- i>: und ein solcher Umwandler wegen der oenotig;: barer Polschuh (6) über der Fläche angeordnet ein-.rindl'chen Mechanik äußerst störanfällig ;-··

ist. dessen Ouerschniustläehe die Fläche eines E.. ist auch bekannt, beispielsweise aus der Ze::-

Quadranten des durch· die magnetfeldabhän.aigen i~ --chrift -.Elektronik'·. 1°π5. Heft S. Seiten 22.^ bi.-. 22 ·

Widerstände nachgebildeten Koordinatensystems Smnakeber mit Hilfe magnetfe'.dabhäiig^-r Hi.r

wenigstens angenähert überdeckt, daß der Poi- leiterwidersiände. sogenannter Feldplatte:;, ner,:

schuh parallel zur Fläche ί ί) verschiebbar ist steilen. Werden diese Widerstände vor. einem ve;

2. Meßumformer nach Anspruch 1. dadurch änderbaren Magnetfluß durchsetzt, so ändert v··:;-. gekennzeichnet, daß durch die magnetfeld- 20 ihr Widerstandswert mit de Größe des :"·.Ί.ignetteicls.-ahhangigen Widerstände (2.3| ein kartesisches An, der Widerstandsänderung wird dann das vcn. Koordinatensystem (4, 5) nachgebildet ist. abgeleitet. Die Widerstände werden im LiiiY-p:.,;

3. Metiumiormer nach Anspruch 1 oder 2. da- zwischen den Polschuhen eines Mucneik'eise·- a;-. ■ durch gekenn./eichnet. daß vier !anglich ausse- seo:dnoi.

staltete m;; neifeldabininaiee Widerstände (2 a. 25 i > können auch "vei Widerstand«, vorgehe'. :

2n. 3 ti. 3 fei zur Nachbildung des Koordinaten- sein, die jeweils in einem Brücken"··-·¹·e:g eirv. ;■

systems (4. 5) vorgesehen sind und daß durch die BrLickensehaltung angeordnet sind, anderer Brück. ..-

Längsachse jedes magnetfeldabhängigen Wider- diagonale das Ausgangssign;;': abgenommen werde-

Standes eine pos>i.e bz\<.. negative Achse des kann. Die Widerstände könne;) auch vorrnagnetisier·

Koordinatensystems gebildet \λ. 3o sein Dann ändert sich der Gesamtfluß in dem ^!'e-

4 Meßumformer nach einem iier Ansprüche 1 trollenden Widersland mit dem Steuerfr.n'x Dieser bi-. ". dadurch gekenn/eichr,·.:. da^ die magnet- bekannte Signalgeber kann als \\egau;ne!;nier v_\- feidabhängigen Widerstände (2, 3i leweils mäan- wendet werden, der eine eir 'imensionaie Ve-:- derförmig ücstaitet und derart angeordnet siniL änderima eines Stcuerkörpers in em clektrisehcdai.l ihre Anschlußkomakte uiimittcibaf neben- 35 Signal umformt.

einander und außerhalb der vom Polschuh (6) Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunc'.·..·.

bedeckte!·! Fläche angeordnet sind. einen Meßumformer der eingang?, «enannten Λ.;

5 Meßumformer nach einem der Ansprüche 1 betriebssicher und mit geringem technischem uvl bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wider- wirtschaftlichem Aufwand herzustellen, der eine standswert der magnetfeldabhängigen Wider- <μ> Lageänderung in zwei Dimensionen m ein erstände (2. 3) in einer Brückenschaltung bestimm- sprechendes elektrisches Signa! amiormt.

bar ist. Erlindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge-

6. Meßumformer nach einem der Ansprüche 1 löst, daß auf der Fläche mit magnetfeldabhängig·-·;! bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Quer- Widerständen ein Koordinatensystem nachgebild-.·. schnittsfläche des Polschuhs (6) kreisförmig ist. 45 ist und daß die magnetfeldabhängigen Widerstänc·-

7. Meßumformer nach einem der Ansprüche 1 einer positiven und der zugehörigen negativen Achse bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß ein gegen des Koordinatensystems jeweils ein Potentiometer Drehung gesicherter Polschuh (6) mit quadra- bilden, daß ein magnetisch erregbarer Polschuh übe tischer Qucrschnittsfiäche vorgesehen ist. der Fläche angeordnet ist, dessen Querschnittsfläcl·

50 die Fläche eines Quadranten ά·ο durch die magne feldabhängigen Widerstände nachgebildeten Koord:-

natensystems wenigstens angenähert überdeckt, und

daß der Polschuh parallel zur Fläche verschiebbar ist. Mit diesem Meßumformer werden den beiden