DE2325752C3

DE2325752C3 - Einrichtung zur Umformung eines Wegs in eine elektrische Größe

Info

Publication number: DE2325752C3
Application number: DE19732325752
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr.-Ing. Krause; Karl-Otto Prof. Dr. Lehmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-05-21
Filing date: 1973-05-21
Publication date: 1975-11-06
Also published as: FR2230966A1; DE2325752B2; FR2230966B3; DE2325752A1

Description

/_s gespeist und erzeugt in dem Magnetkreis den Wechselfluß <ß_Sp. Auf den kürzeren Schenkeln 3 und 3' ist die Sekundärwicklung in Form zweier Spulen 5, 5' aufgebracht, deren Ausgänge einem Gleichrichter 6 und einem Differenzbildner 7 zugeführt werden.

Mit dem hier nicht gezeichneten Organ, dessen Weg in eine elektrische Größe abgebildet werden soll, ist der stabförmige Permanentmagnet 8 verbunden, der mit seiner magnetischen Achse senkrecht zu den längeren Schenkeln 2, 2' des Rahmenkerns 1 und zwischen ihnen über die Strecke s beweglich angeordnet ist und dem Gleichfluß /_m im Magnetkreis erzeugt, der vorzugsweise kleiner ist als der Momentanwert von φ_5ρ. Der jeweiligen Stellung des Permanentmagneten 8 entsprechend tritt eine differentielle Durchflutung der Spulen 5 und 5' auf, so daß die Ausgangsspannung U_A des Differenzbildner·= 7 eine Funktion der Stellung des Permanentmagneten 8 auf der Strecke s und somit auch eine Funktion des zurückgelegten Wegs ist. Der Gleichrichter 6 kann als Vollweggleichrichter aufgebaut sein mit einer Phasendrehung von 180°, d.h. die bei der negativen Halbwelle des Speisewechselstroms I_Sp im Sekundärkreis auftretenden Signalspannungen sind um 180° zu drehen.

Bei Verwendung eines Einweggleichrichters verringert sich der Schaltungsaufwand durch Wegfall der Umkehrstufe.

In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt, bei der die Grundausführung nach Fi g. 1 noch einen Rückkopplungskreis aufweist, welcher aus zwei identischen, ebenfalls auf den kürzeren Schenkeln 3 und 3' angeordneten Spulen 9 und 9' sowie einem steuernden Schalter, hier einer Diode 10, besteht. Mit Hilfe dieses Rückkopplungskreises werden die ungeraden Harmonischen unterdrückt, so daß die Meßeinrichtung von Netzspannungsschwankungen unabhängiger wird. Die Primärwicklung 4 wird zwar von einem Konstantstrom I_Sp gespeist, dessen Frequenz jedoch von der Netzspannung abhängig ist. Frequenzschwankungen des Speisestroms würden jedoch in die Ausgangsspannung LJ_A eingehen.

Außerdem tritt Linearisierungseffekt auf und eine weitere Verbesserung der Einrichtung durch Vereinfachung der Gleichrichter- und Differenzbildnerschaltung ist erzielbar. Es werden zwei Einweggleich-

»5 richter 6 verwendet, die Differenzbildung wird durch Gegeneinanderschalten ihrer Ausgänge vorgenommen.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Einrichtung ist bei nach dem Kompensationsprinzip arbeitenden Meßgeräten, wo sie als Stellungsgeber des Vergleichsspannungsabgriffs eingesetzt werden kann, an Stelle des bisher üblichen Potentiometers mit dem störenden zeit- und umgebungsbedingt veränderlichen Übergangswiderstand seines Schleifers. Der

as Permanentmagnet 8 wird mittels eines aus einem Differenzverstärker gespeisten Meßmotors so lange verstellt, bis die Ausgangsspannung U_A gleich einer mit ihr auf die Eingänge des Differenzverstärkers gelegten Meßspannung ist. Mit dem Permanentmagneten 8 ist dabei ein über eine Skala der Weglänge s spielender Zeiger und/oder eine Schreibeinrichtung verbunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Umformung eines Weges in eine elektrische Größe mit einem magnetischen Kreis, im wesentlichen bestehend aus einem zwei längere und zwei kürzere Schenkel aufweisenden geschlossenen Rahmenkern, einer wechselstromgespeisten Primärwicklung und einer die elektri-

•edoch folgenden prinzipiellen Nachteil auf: An der Stelle des magnetischen Kreises, den die Kurzschlußwindunggerade einnimmt, tritt ein virtueller Luftspalt auf (siehe Fig. 6 der angegebenen Offenlegungs-5 schrift), wodurch, wie auch bei einem reellen Luftspalt, ein außerhalb des geschlossenen Rahmen kerns wirkendes Streufeld erzeugt wird. Dieses Streufeld kann in der Nähe angeordnete andere elektrische Bauteile in unzulässiger Weise beeinflussen, insbe-

schiedenen Schenkeln, sowie einem den magnetischen Fluß im Sinne einer differentiellen Durchflutung der Sekundärwicklung wegabhängig beeinflussenden beweglichen Glied, dadurch

Material sehr kleiner Permeabilität (μχ =1) ist, der mit seiner magnetischen Achse senkrecht zu den längeren Schenkeln (2, 2') des Rahmenkerns

rückgelegten Weg (s) entsprechende Differenzspannung (Uj) abnehmbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich-

dung als Stellungsgeber in kompensierenden Meß- und/oder Registriergeräten.

sehe Größe liefernden Sekundärwicklung auf ver- io sondere kann bei der eng benachbarten Anordnung

- mehrerer derartiger Einrichtungen eine gegenseitige Beeinflussung auftreten, weiche zu erheblichen Meßfehlern führen kann.

Es besteht deshalb die Aufgabe, einen Wegumfor-

gekennzeichnetr daß das bewegliche Glied 15 mer zu schaffen, der diesen Nachteil nicht aufweist. ein siabförmiger Permanentmagnet (8) aus einem Als Lösung dieser Aufgabe wird eine Einrichtung

-- ■ der eingangs genannten Art angesehen, die unter Bei

behaltung des bekannten konstruktiven Aufbaus ein anderes Funktionsprinzip verwendet und die dadurch

(1) aus weichmagnetischem Material (μτΡ\) und 20 gekennzeichnet ist, daß das bewegliche Glied ein stabzwischen ihm beweglich angeordnet ist, und daß förmiger Permanentmagnet aus einem Material sehr die aus auf gegenüberliegenden Schenkeln (3, 3') kleiner Permeabilität (/ir = 1) ist, der mit seiner maangeordneten Spulen (5, 5') bestehende Sekun- gnetischen Achse senkrecht zu den längeren Schendärwicklung an einen Gleichrichter (6) und einen kein des Rahmenkerns aus weichmagnetischem Ma-Differenzbildner (7) angeschlossen ist, an dessen 25 terial (μνΐ- 1) und zwischen ihm beweglich angeord-Ausgang eine den vom Permanentmagnet (8) zu- net ist jnd daß die aus auf gegenüberliegenden ' ' " Schenkeln angeordneten Spulen bestehende Sekun

därwicklung an einen Gleichrichter und einen Differenzbildner angeschlossen ist, an dessen Ausgang eine

net durch einen aus zwei weiteren hintereinander- 30 dem vom Permanentmagneten zurückgelegten Weg geschalteten Spulen (9, 9') auf gegenüberliegen- entsprechende Differenzspannung abnehmbar ist. den Schenkeln (3, 3') des Rahmenkerns (1) und Durch die stark unterschiedlichen relativen Per-

einem Gleichrichter (10) bestehenden Rückkopp- meabilitäten von Rahmenkern und Permanentmagnet lungskreis. tritt keine virtuelle Luftspaltbildung und demnach

3. Einrichtung nach einem der vorhergehenden ₃₅ auch kein Streufeld auf.

Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Anwen- Aus der deutschen Auslegeschrift 1121 343 ist

zwar ein Meßwertumformer bekannt, dessen bewegliches Glied ein Permanentmagnet ist, er arbeitet dort jedoch in einem luftspaltbehafteten Magnetkreis und

_i0 ist nur zur Umformung kleiner Wege geeignet.

Infolge der Überlagerung des von der Primärwicklung erzeugten Wechselflusses mit dem von dem Per-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur manentmagneten erzeugten Gleichfluß tritt ein insge-Umformung eines Weges in eine elektrische Größe samt höherer Fluß im magnetischen Kreis auf, was mit einem magnetischen Kreis, im wesentlichen beste- 45 als weiterer Vorteil eine Erhöhung des am Ausgang hend aus einem zwei längere und zwei kürzere Sehen- verfügbaren Signalniveaus mit sich bringt. Umgekehrt kel aufweisenden geschlossenen Rahmenkern, einer kann bei an sich ausreichendem Signalniveau ein wewechselstromgespeisten Primärwicklung und einer die niger hochwertiges magnetisches Material für den elektrische Größe liefernden Sekundärwicklung auf Aufbau des Rahmenkerns verwendet werden, verschiedenen Schenkeln, sowie einem den magneti- 50 Der elektrisch abzubildende Weg kann geradlinig sehen Fluß im Sinne einer differentiellen Durchflu- oder bei entsprechender Ausbildung des Rahmentung der Sekundärwicklung wegabhängig beeinflus- kerns auch gekrümmt sein, so daß mit dem Wegumsenden beweglichen Glied. former sowohl eine geradlinige Bewegung wie auch Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2006 996 ein Drehwinkel abgebildet werden kann. Darüber ist eine derartige Einrichtung bekannt, bei der die Pri- ₅₅ hinaus kann durch zweckentsprechende Schaltungen märwicklung auf einem längeren Schenkel angeordnet des Gleichrichters bzw. des Differenzbildners erreicht ist, während die Sekundärwicklung aus zwei auf den werden, daß der funktionell Zusammenhang von kürzeren Schenkeln angebrachten Spulen besteht, die Weg und Ausgangsspannung je nach Bedarf linear zur Gewinnung eines Differenzsignals gegeneinander oder nicht linear ist.

geschaltet sind. Das bewegliche Glied besteht hier aus 60 Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Fig. 1 einer als magnetischer Nebenschluß wirkender Kurz- und 2 zwei Ausführungsbeispiele schematisch dargeschlußwindung, die einen oder beide der längeren stellt und im folgenden beschrieben. Schenkel umfaßt und parallel zu diesen beweglich ist. Fig. 1 zeigt einen Rahmenkern 1 langgestreckter

Diese Einrichtung zeichnet sich durch einfachen Auf- rechteckiger Form mit zwei längeren Schenkeln 2 und bau, insbesondere des geschlossenen Rahmenkerns 65 2' und zwei kürzeren Schenkeln 3, 3'. Auf dem länge- und durch einen guten Wirkungsgrad aus, da der in ren Schenkel 2 des Rahmenkerns 1 ist die Primärder Primärwicklung erzeugte magnetische Fluß die wicklung 4 in Form einer einlagigen Spule aufge-Sekundärwicklung vollständig durchfließt, sie weist bracht, sie wird von konstantem Speisewechselstrom