DE19757689A1 - Induktiver Meßumformer für Wege - Google Patents
Induktiver Meßumformer für WegeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestimmen
einer Position mittels eines induktiven Meßumformers, der einen
Stator und einen gegenüber diesem verschiebbaren Schlitten mit
einem induktiven Übertragerelement und eine zugehörige
Auswerteelektronik aufweist, dessen Ausgangssignal ein Maß für
die Position des Schlittens relativ zum Stator darstellt. Der
Stator weist eine Erregerspule auf, welche sich über den Meßweg
erstreckt und mit Wechselstrom gespeist wird, und dessen
Magnetfeld ein mit dem Schlitten verbundenes Übertragerelement
in Form eines weichmagnetischen Kerns und/oder einer Spule
durchflutet, welches wiederum eine mit dem Stator verbunden
Sekundärwicklung durchflutet und dort eine von der Lage des
Schlittens abhängige Spannung induziert. Diese Sekundärwicklung
besteht aus einer Windung, von der über den Meßweg verteilt
Teilspannungen durch entsprechende Abgriffe gewonnen werden.
Durch Mittelung der Teilspannungen wird eine Spannung erzeugt,
welche von der Position des Schlittens abhängig ist. Die
Mittelung kann durch Widerstände oder auch andere elektrische
Komponenten erfolgen. Anstelle von diskreten Bauteilen können
auch Widerstandsschichten oder Kapazitätsbeläge verwendet
werden. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung, bei der die
Erregerwicklung aus einer einzigen Windung besteht, wobei
Gehäuse und Führungen als Spule dienen. Eine weitere
Verbesserung ergibt sich durch die Ausbildung des
Übertragerelements als Schwingkreis, wodurch die Ausbildung von
Streufeldern stark verringert wird. Vorteilhaft ist dabei, wenn
der Sensor mit der Resonanzfrequenz dieses Schwingkreises
betrieben wird, indem der Schwingkreis als frequenzbestimmendes
Element eines Oszillators eingesetzt wird.
Der Vorteil induktiver Wegsensoren liegt in der geringen
Empfindlichkeit gegenüber Verschmutzungen und anderen
Umwelteinflüssen. Allgemein bekannt sind Differentialdrosseln,
bei denen ein weichmagnetischer Kern in zwei Spulen geführt
wird, welcher die Induktivität der zwei Spulen durch seine Lage
so beeinflußt, daß zwischen den beiden in Reihe geschalteten an
Wechselspannung angeschlossenen Spulen eine von der Position
abhängige Spannung abgegriffen werden kann. Dieser Aufbau hat
den Nachteile daß die Baulänge der Spule mindestens den
doppelten Meßweg ausmacht und zusätzlich der mechanische
Anschluß des Kerns in der Endstellung noch um den Meßweg
hinausragt, so daß eine Einbaulänge von mindestens dem
dreifachen Meßweg erforderlich ist. Zusätzlich wird das
Meßergebnis durch den Temperaturgang des Wicklungswiderstands
und der Permeabilität des verwendeten Magnetmaterials
beeinflußt.
Daneben werden Lösungen vorgeschlagen, bei denen in eine Spule
entweder Kurzschlußzylinder oder Kerne hoher Permeabilität
eingeschoben werden, wobei die Veränderung der Induktivität der
Spule als Maß für die Position des Kerns verwendet wird. Diese
Lösungen haben gegenüber den Differentialtransformatoren den
Vorteil einer kürzeren Baulänge auf. Bei ausgefahrener
Meßstange ist allerdings immer noch mindestens der doppelte
Meßweg erforderlich. Daneben wirkt sich der Temperaturgang des
Wicklungswiderstands und des Kerns stärker auf das
Temperaturverhalten aus.
Aus DE 25 11 683 ist bekannt, durch Einkopplung einer Spannung
von einer Erregerwicklung über einen Kern hoher Permeabilität
in eine Meßwicklung mit zunehmender Windungsdichte ein
geeignetes Meßsignal zu erzeugen. Dieses Verfahren hat den
Vorteil einer kurzen Baulänge, hat aber den Nachteil, daß an
die Verteilung des Magnetfelds über die Fläche der Meßspule und
an die Gestaltung der Meßspule hohe Anforderungen gestellt
werden.
Ferner ist mit WO 94/03778 eine Ausführung bekannt, bei der an
einer Spule durch einen Kurzschlußring eine Verringerung des
Spannungsabfalls innerhalb eines Teilbereichs der Spule erzeugt
wird und durch Widerstände oder Kondensatoren von Abgriffen an
der Spule ein von der Position des Kurzschlußrings abhängiges
Signal gebildet wird. Damit erhält man einen Sensor mit kurzer
Baulänge. Nachteilig ist der Einfluß des Wicklungswiderstands
und der Streuinduktivitäten.
Aufgabe der Erfindung ist, die Nachteile der oben genannten
Vorrichtungen zu beseitigen und einen Wegsensor vorzuschlagen,
der mit einfachen Mitteln aufzubauen ist und eine hohe
Genauigkeit aufweist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 und 1a eine schematische Darstellung des
erfindungsgemäßen Sensors
Fig. 2 ein Diagramm des Magnetflusses und des dadurch bewirkten
des Spannungsverlaufs an der Meßwicklung über die Länge der
Wicklung
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel mit einer einzigen Windung als
Erregerwicklung
Fig. 4a und 4b einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel,
bei dem die Auswirkung des unerwünschten Streufelds verringert
wird
Fig. 5a und 5b eine Ausführung, bei der durch geeignete
Anordnung der Erregerwicklung die Einkopplung des Streufelds
unwirksam gemacht wird
Fig. 6 eine Ausführung mit einem Meßkern mit zusätzlicher
Wicklung und einem Kondensator zur Bildung eines Schwingkreises
Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Aufbaus, in dem der
Resonanzkreis als frequenzbestimmendes Element in einer
Oszillatorschaltung verwendet wird.
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Ausführung, bei der
die Meßspannung direkt an der Erregerwicklung abgegriffen wird
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines
erfindungsgemäßen Sensors. Eine Erregerwicklung 1, welche sich
in ihrer Spulenfläche über die Länge 1 des Sensors erstreckt,
wird von einer Wechselspannungsquelle 4 gespeist. Ein aus einem
Material hoher Permeabilität bestehender Spulenkern 2 mit einem
Luftspalt d ist verschieblich so geführt, daß er die Spule 1
durchdringt und sich in seinem Luftspalt ein Teil des
Spannungsteilerelements 3 befindet. Das Spannungsteilerelement
besteht aus einem Leiter 5, der sich am unteren Rand entlang
über das Spannungsteilerelement erstreckt, einem Leiter 8, der
sich am oberen Rand über das Spannungsteilerelement erstreckt,
einem weiteren Leiter 7, der parallel zu Leiter 5 verläuft und
einem leitfähigen Belag 9, der zwischen Leiter 8 und dem Leiter
7 liegt, der einen über die Meßstrecke über die Fläche
verteilten Widerstand zwischen Leiter 8 und 7 bildet und in
seiner Summe hochohmig gegenüber der Impedanz der von den
Leitern 5 und 8 gebildeten Induktionsschleife ist.
Der von der Wechselspannungsquelle 4 gelieferte Strom durch die
Spule 1 erzeugt einen magnetischen Fluß, der im Bereich des
Kerns 2 über das Spannungsteilerelement 3 geführt wird, während
das Spannungsteilerelement im übrigen Bereich nur eine geringe
Durchflutung aufweist.
Das Diagramm in Fig. 2 zeigt einen idealisierten Verlauf der
Feldstärke über die Länge des Meßumformers. Bei dem Verlauf
sind Randeffekte und das Streufeld nicht berücksichtigt. Im
Bereich des Kerns tritt ein Magnetfluß Φ auf, der das
Widerstandselement 9 durchflutet.
Durch die zeitliche Änderung des magnetischen Feldes im Bereich
des Luftspaltes von Kern 2 wird im Leiter 8 gegenüber Leiter 5
und 7 eine Wechselspannung U(x) induziert. Die Wechselspannung
ist proportional dem Integral über den über die Fläche
integrierten Magnetfluß. Dadurch bildet sich am Leiter 8
gegenüber dem Leiter 5 über die Position x ein Spannungsverlauf
aus, der an der Position gegenüber den Anschlüssen bis zum Kern
2 zunächst 0 ist und mit der vom Kern 2 überdeckten Fläche
linear ansteigt und hinter dem Kern bis zu den Anschlüssen
konstant bleibt (Fig. 2). Die über die Strecke 1 über die
Fläche verteilten Widerstände, die zunächst als
Widerstandsbelag betrachtet werden, bilden einen Summenwert R0,
der am Anschluß von Leiter 7 gegenüber Leiter 5, bzw. Leiter 8
festgestellt werden kann.
Betrachtet man den Widerstandsbelag als aus parallel
geschalteten gleich großen Einzelwiderständen zusammengesetzt,
die jeweils an unterschiedliche Spannungsquellen angeschlossen
sind, so ergibt sich für die Ausgangsspannung:
Wenn man n gegen ∞ gehen läßt, ergibt sich dann
Für den Spannungsverlauf nach Fig. 2 ergibt sich dann für eine
Bereich 0 < s < (l-b) eine Ausgangsspannung von
Damit ergibt sich ein linearer Zusammenhang zwischen der
Position s des verschiebbaren Kerns 2 und der Ausgangsspannung
Ua.
Der Leitwertbelag kann als durchgehende Fläche von
Widerstandsmaterial oder in Form einer hinreichenden Anzahl von
gleichmäßig verteilten diskreten Widerständen oder von
Kondensatorflächen oder einzelnen Kondensatoren oder
Kombinationen davon gebildet werden.
Da die Meßspule nur aus einer Windung besteht, ist die
abgegebene Spannung verhältnismäßig niedrig. Zur Erlangung
eines zur Auswertung brauchbaren Signals wird ein entsprechend
hoher magnetischer Fluß durch das Spannungsteilerelement
benötigt, wobei der Streufluß der Primärspule 1 möglichst wenig
in das Spannungsteilerelement einkoppeln soll. Die induzierte
Spannung ist eine Funktion der Frequenz, der in der Primärspule
1 erzeugten magnetischen Feldstärke, der Permeabiltät und dem
Querschnitt des Kerns 2, des Luftspalts d des Kerns 2 und der
Fläche des Kerns im Bereich des Luftspalts.
Zur Erlangung einer hohen Induktionsspannung bei niedrigem
Stromfluß ist es zweckmäßig, die Frequenz möglichst hoch zu
wählen. Gerade bei großen Weglängen wird die Frequenz durch die
Wicklungskapazität begrenzt. Daneben ist die Herstellung einer
geeigneten Spule relativ aufwendig und das Einführen des
verschieblichen Kerns in die Spule schwierig. Diese
Schwierigkeiten können durch einen Aufbau umgangen werden, in
dem die Primärspule in Form einer einzigen Windung ausgeführt
wird und durch einen Transformator eine Anpassung an die
Schaltung zur Erzeugung der Speisespannung vorgesehen ist. Fig.
3 zeigt eine schematische teilweise aufbrochene Darstellung
eines Ausführungsbeispiels.
Die von der Spannungsquelle 10 gelieferte Spannung wird von
Transformator 11 auf eine entsprechend niedrigere Spannung
herabgesetzt. Die Sekundärwicklung des Transformators ist mit
einem Anschluß mit dem Gehäuse 12 und mit dem anderen Anschluß
mit einer Schiene 13 verbunden, welche innerhalb des Gehäuses
12 parallel zur Innenwand liegt und am gegenüberliegenden Ende
mit dem Gehäuse elektrisch verbunden ist. Dadurch fließt der
Sekundärstrom des Transformators über die Schiene 13 und zurück
über das Gehäuse 12. Zwischen Schiene 13 und Gehäuse 12 liegt
der Kern 14, der einen durch den Strom über die Schiene 13 und
Gehäuse 12 erzeugten magnetischen Fluß durch das
Spannungsteilerelement 15 leitet. Die Rückleitung ist möglichst
breit ausgeführt und in geringem Abstand zum Gehäuse
angeordnet. Im Gegensatz zu einer normal gewickelten Spule
bietet diese Anordnung die Möglichkeit, die Geometrie so zu
gestalten, daß eine möglichst niedrige Induktivität im Bereich
außerhalb des Kerns entsteht, so daß der Spannungsabfall
überwiegend im Bereich des Kerns 14 in Folge seines geringen
magnetischen Widerstands auftritt. Diese Anordnung weist eine
Resonanzfrequenz auf, die weit oberhalb der für diese Anordnung
erforderlichen Frequenz liegt.
Die im Bereich außerhalb des Kerns 14 auftretenden von der
Erregerwicklung erzeugten magnetischen Felder induzieren im
Spannungsteiler eine Spannung, die zu dem im Kern induzierten
wegabhängigen Nutzsignal addiert wird. Dies würde zunächst nur
eine Nullpunktverschiebung verursachen. Da jedoch die
Permeabilität des weichmagnetischen Kernmaterials
temperaturabhängig ist, kann dies zu einer Verschlechterung des
Temperaturverhaltens führen. Die in den Spannungsteiler vom
Streufeld induzierte Spannung soll daher so niedrig wie möglich
sein.
Abhilfe schaffen hier folgende Maßnahmen:
- - Anordnung des Spannungsteilerelements in ausreichender Entfernung. Diese Methode führt zu einer einfachen Konstruktion, jedoch erfordert sie relativ viel Platz.
- - Das Spannungsteilerelement wird in den Bereich einer Vertiefung einer der Wicklungshälften verlagert (Fig. 4a und 4b). Hier eignet sich besonders ein Aufbau, bei dem nur eine Windung als Erregerspule vorgesehen ist. Fig. 4a und Fig. 4b zeigen ein Schnittbild durch eine entsprechende Anordnung. Das Gehäuse 15 dient als Hinleiter und das Profil 16 als Rückleiter des Erregerstroms. Das Profil 16 ist so gestaltet, daß in einem Graben versenkt das Spannungsteilerelement 17 untergebracht werden kann. Der Kern 18 aus einem Werkstoff hoher magnetischer Permeabilität umschließt das Profil 16, wobei es einen Luftspalt aufweist, der im Graben des Profils liegt, in dem wiederum das Spannungsteilerelement 17 liegt.
In Fig. 4a und 4b ist der Verlauf der magnetischen Feldlinien
dargestellt, die durch den Strom erzeugt werden, der durch die
Profile 15 (Gehäuse) und 16 (Rückleitung) fließt. Der
Erregerstrom fließt bei diesem Aufbau vorzugsweise im
Oberflächenbereich gegenüberliegender Flächen. Dadurch ist der
Bereich des Grabens weitgehend feldfrei, sofern der Magnetfluß
nicht vom Kern beeinflußt wird.
Fig. 4a zeigt den Feldlinienverlauf ohne Kern. Hier treten
praktisch keine Feldlinien durch das Spannungsteilerelement 17.
In Fig. 4b - im Bereich des Kerns - folgen die Feldlinien wegen
der hohen Permeabilität des Kerns vorzugsweise dem Kern und
treten überwiegend im Bereich Luftspalts durch das
Spannungsteilerelement 17, um dort die gewünschte Spannung zu
induzieren. Der magnetische Fluß ist wegen des geringeren
magnetischen Widerstands höher als im Bereich ohne Kern. Es
treten zwar hier auch Streufelder auf, die zu einer
Verringerung des Ausgangssignals führen. Diese sind jedoch
immer im gleichen Verhältnis zum Nutzfeld.
Ein Vorteil dieser Anordnung ist, daß die Induktivität der
Primärwicklung im Bereich außerhalb des Kerns sehr niedrig ist,
während sie im Bereich des Magnetkern relativ hoch ist. Dadurch
tritt im Bereich außerhalb des Meßkerns nur eine geringer
Spannungsabfall an der Erregerwicklung auf. Daneben ist der
Aufbau wegen der Form des Profil sehr steif, was eine gute
mechanische Stabilität verschafft. Nachteilig ist allerdings
die aufwendige Gestaltung des Kerns.
- - Das Spannungsteilerelement wird so angeordnet, daß sich die unerwünschen Streufelder aufheben (Fig. 5a und Fig. 5b). Im Gehäuse 19, das als Hinleiter dient, sind die Rückleiter 20 gegenüber dem Spannungsteilerelement so angeordnet, daß ohne Kern die magnetischen Feldlinien das Spannungsteilerelement so durchfluten, daß das Integral des magnetischen Flusses über die Fläche des Spannungsteilerelements zu 0 wird (Fig. 5a), soweit es nicht im Bereich des Kerns gebildet wird. Fig. 5b zeigt den Bereich des Kerns 22, wo der Fluß so umgelenkt wird, daß der Magnetfluß nur in einer Richtung durch das Spannungsteilerelement 21 hindurchtritt und dadurch eine entsprechende Spannung in die Meßwicklung induziert.
Da das Spannungsteilerelement nur aus einer Windung besteht, in
welche die auszuwertende Spannung induziert wird, ist die
Ausgangsspannung relativ niedrig. Bei den verwendeten Baugrößen
lassen sich Querschnitte für den Kern von etwa 0,5 cm2 bei
einem Luftspalt von 2 mm erzielen. Wünschenswert ist eine
Arbeitsfrequenz im Bereich von etwa 100 kHz und eine
Ausgangsspannung von wenigstens 0,1 Volt. (Niedrigere
Spannungen ergeben zwar noch brauchbare Ergebnisse. Die
Auswertung der Ausgangsspannung wird allerdings dann
aufwendiger und der Einfluß des Rauschens wird bei hohen
Genauigkeitsanforderungen bemerkbar.) Damit kann der für die
Durchflutung erforderliche Erregerstrom abgeschätzt werden. Es
ergibt sich der Wert von ca. 5 A. Dies erfordert eine
entsprechende Auslegung des Transformators und der Hin- und
Rückleitung. Eine Verringerung des Stroms kann durch Erhöhung
der Frequenz, Verringerung des Luftspalts und Vergrößerung der
Luftspaltfläche erfolgen.
Besonders bei großen Meßlängen wird die Speisung wegen der
dabei entstehenden Spannungsabfälle aufwendig. Daneben erzeugt
der hohe Speisestrom ein relativ starkes unerwünschtes
Streufeld. Es ist daher wünschenswert, den Erregerstrom auf den
Bereich des Meßkerns zu konzentrieren. Dies ist wie in Fig. 6
dargestellt möglich, wenn der Meßkern 23 mit einer Wicklung 24
versehen wird, die mit einem Kondensator 25 verbunden wird. Die
Induktivität der Spule und der Kapazität ergeben einen
Schwingkreis, der durch den Erregerstrom IE angeregt wird. Im
Schwingkreis fließt der Strom ILC, der multipliziert mit der
Windungszahl der Spule eine entsprechende magnetische
Feldstärke im Luftspalt des Kerns 23 erzeugt. Wenn der
Schwingkreis mit seiner Resonanzfrequenz betrieben wird, ist
zur Aufrechterhaltung der Spannung an der Spule nur noch ein
Erregerstrom IE notwendig, der zur Deckung der
Schwingkreisverluste notwendig ist. Je nach Güte des
Schwingkreises ist eine Verringerung des Erregerstroms um den
Faktor 10. .50 möglich.
Der Erregerstrom fließt über den Leiter 27 durch den Kern. Die
in die Meßwicklung 26 induzierte Spannung wird hauptsächlich
durch den durch die Wicklung 24 und Kondensator 25 fließenden
Strom ILC bestimmt. Bei der Auswertung der Meßspannung ist noch
zu berücksichtigen, daß der Erregerstrom IE gegenüber dem
Schwingkreisstrom ILC um 90° phasenverschoben ist, wenn der
Schwingkreis in Resonanz ist. Damit wird der Einfluß des
Streufelds weiter verringert.
Voraussetzung für eine zufriedenstellende Funktion des
Schwingkreises ist, daß er mit Resonanzfrequenz betrieben wird.
Dies kann durch Abgleich der Oszillatorfrequenz auf die
Schwingkreisfrequenz oder umgekehrt erfolgen. Diese Methode
schließt nicht aus, daß sich Oszillator und Schwingkreis
gegeneinander verstimmen. Es ist daher zweckmäßig, den Meß-
Schwingkreis als frequenzbestimmendes Element eines Oszillators
zu verwenden. Fig. 7 zeigt das Blockschaltbild einer Anordnung,
die den aus dem Kern 30, Spule 31 und Kondensator 32 gebildeten
Schwingkreis als frequenzbestimmendes Element verwendet. Der
Kern 30 erzeugt durch eine Änderung des Magnetflusses in der
Meßschleife 34 eine Induktionsspannung U0, welche von dem
Verstärker 36 verstärkt wird und einen Strom durch die
Primärwicklung des Übertragers 35 bewirkt. Dessen
Sekundärwicklung erzeugt einen Strom durch die Erregerwicklung
33, welcher wiederum den Kern 30 des Resonanzkreises
durchflutet. Bei Resonanzfrequenz sind Strom und Spannung in
Phase, die Spannung nimmt ein Maximum an. Bei ausreichender
Verstärkung schwingt die Schaltung mit der Frequenz des von der
Spule 31 und Kondensator 32 gebildeten Schwingkreises.
Als Maß für die Position des Kerns gegenüber dem Stator dient
das Verhältnis der Spannungen zwischen dem Ausgang des
Spannungssummierers 41 und der gesamten Sekundärwicklung 34. Es
ist zweckmäßig, die Spannung an der Sekundärwicklung 34 auf
eine konstanten Wert zu regeln, indem man sie nach einer
Gleichrichtung mit Gleichrichterschaltung 38 mit einer
Referenzspannung UR von der Spannungsquelle 40 vergleicht und
die Differenz durch Regler 41 auf Null regelt, indem die
Oszillatoramplitude durch Beeinflussung der Kreisverstärkung
der Oszillatorschaltung so einstellt, daß sie mit der
notwendigen Amplitude schwingt. Diese Methode hat den Vorteil,
daß die Oszillatorschaltung bei geeigneter Dimensionierung
nicht in Begrenzung geht und daher einen sehr geringen
Oberwellenanteil aufweist.
In vielen Fällen ist es vorteilhaft, wenn der Meßumformer
möglichst wenige Anschlüsse aufweist, z. B. wenn sie durch
Behälterwände isoliert hindurchgeführt werden sollen. Die
notwendige Anzahl der Anschlüsse kann verringert werden, wenn
die an der Versorgungsleitung anliegende Spannung ausgewertet
wird. Fig. 8 zeigt ein Beispiel einer derartigen Ausführung.
Die Wechselspannungsquelle 48 speist über Transformator 42 eine
Leiterschleife, die aus den Leitern 43 und 44 besteht. Der
Leiter führt durch den verschiebbaren Kern 45. Am Leiter 43 ist
die Widerstandsschicht 46 angeschlossen, welche auf der
gegenüberliegenden Seite am Leiter 47 angeschlossen ist. Die
Dimensionierung ist so ausgelegt, daß der Spannungsabfall
entlang dem Leiter 43 im Bereich ohne Kern 45 klein ist im
Vergleich zum Spannungsabfall im Bereich des Kerns. Besonders
vorteilhaft ist dabei eine Ausführung des Kerns als
Schwingkreis, welcher mit Resonanzfrequenz betrieben wird.
Durch das Widerstandselement 46 wird der Spannungsverlauf am
Leiter 43 summiert und Leiter 47 ausgegeben. Der Nachteil
dieses Aufbaus liegt darin, daß die durch den Speisestrom des
Meßumformers verursachten Spannungsabfälle an Leiter 43 und 44
in die Ausgangsspannung mit eingehen. Dies äußert sich in einer
Nullpunktverschiebung und einer Verringerung des
Ausgangssignals. Bei Bedarf kann hier eine Kompensation durch
eine stromabhängige Korrekturspannung vorgesehen werden.
Claims (12)
1. Induktiver Meßumformer zur Bestimmung der Position eines
gegenüber einem feststehendem Gehäuse verschieblichen Körpers,
dadurch gekennzeichnet, daß der verschiebliche Körper
eine Übertragungselement aufweist, welche ein über einen
begrenzten Bereich sich erstreckendes magnetisches Wechselfeld
erzeugt und dieses Wechselfeld wenigstens eine mit dem Gehäuse
verbundene sich über die Meßlänge erstreckende Leiterschleife
durchflutet, dessen Spannungsdifferenz zwischen hinführender
und rückführender Leitung durch eine geeignete elektrische
Schaltung gemittelt wird und an einen Ausgang geführt wird.
2. Induktiver Meßumformer zur Bestimmung der Position eines
gegenüber einem feststehendem Gehäuse verschieblichen Körpers,
dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Gehäuse
verbundene von einem Wechselstrom durchflossen Leiterschleife
durch ein mit dem verschieblichen Körper verbundenen induktiv
wirkendes Element hindurchgeführt wird, welches einen erhöhten
Spannungsabfall im Bereich diese Elements verursacht, und daß
die Spannungsdifferenz zwischen hinführender und rückführender
Leitung der Leiterschleife durch eine geeignete elektrische
Schaltung gemittelt wird und an einen Ausgang geführt wird.
3. Meßumformer nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Teilspannungen durch
einzelne über die Meßlänge verteilte Abgriffe an der
Leiterschleife gewonnen werden und die Mittelung durch einzelne
Widerstände erfolgt, welche auf einen gemeinsamen Anschluß
geführt werden, der den Bereich umschließt, welcher vom
magnetischen Wechselfeld des verschieblichen Elements
durchflossen werden kann.
4. Meßumformer nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Teilspannungen durch
einzelnen Abgriffe an der Leiterschleife gewonnen werden und
die Mittelung durch einzelne Kondensatoren erfolgt, welche auf
einen gemeinsamen Anschluß geführt werden, der den Bereich
umschließt, welcher vom magnetischen Wechselfeld des
verschieblichen Elements durchflossen werden kann.
5. Meßumformer nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelung durch eine
Widerstandsschicht erfolgt, die zwischen dem hinführenden Teil
der Leiterschleife und einem sich über die Länge der
Leiterschleife sich erstreckendem parallel verlaufenden
Meßanschluß liegt, wobei der Bereich zwischen dem hinführenden
Teil der Leiterschleife und dem Meßanschluß, welcher vom
magnetischen Wechselfeld des verschieblichen Elements
durchflossen werden kann, von der Widerstandsschicht bedeckt
ist.
6. Meßumformer nach Anspruch 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung des
magnetischen Wechselfelds des beweglichen Elements dadurch
erfolgt, daß in einer feststehenden sich über die Länge des
Meßwegs erstreckenden Erregerspule ein Kern hoher Permeabilität
beweglich angeordnet ist, welcher den Magnetfluß vorzugsweise
in den Bereich der Meßschleife umleitet
7. Meßumformer nach Anspruch 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung aus
einer Windung besteht und die Anpassung an die Impedanz der
Versorgung durch einen Transformator mit einem geeigneten
Übersetzungsverhältnis erfolgt.
8. Meßumformer nach Anspruch 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der verschiebbare Kern
hoher Permeabilität mit einer Spule versehen ist, welche mit
einem Kondensator verbunden ist, so daß diese einen Schwingkreis
bilden, und daß die Erregung mit der Resonanzfrequenz dieses
Schwingkreises erfolgt.
9. Meßumformer nach Anspruch 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Spule und
den Kondensator gebildete Schwingkreis als frequenzbestimmendes
Elements einer Oszillatorschaltung verwendet wird.
10. Meßumformer nach Anspruch 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstrom des
verschiebbaren Elements so geregelt wird, daß die Spannung an
der vollständigen Leiterschleife konstant bleibt.
11. Meßumformer nach Anspruch 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Verhältnis aus
der am Summierausgang anstehenden Spannung zu der an der
vollständigen Wicklung anstehenden Spannung ein Meßwert
gebildet wird.
12. Meßumformer nach Anspruch 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Streufeld
außerhalb des verschiebbaren induktiven Übertragungselements
induzierten Spannungen durch zusätzliche Schaltungsmittel
kompensiert werden.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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