DE2329845B2

DE2329845B2 - Meßanordnung zur Umformung mechanischer Verschiebungen in proportionale elektrische Größen

Info

Publication number: DE2329845B2
Application number: DE2329845A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Von Ing.(Grad.) 8000 Muenchen Borcke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-06-12
Filing date: 1973-06-12
Publication date: 1980-02-14
Also published as: JPS5034260A; NL7407741A; US3934160A; FR2233603B1; IT1021040B; FR2233603A1; GB1477925A; DE2329845A1; DE2329845C3

Description

Anordnungen der vorstehend genannten Art sind bereits aus der DT-OS 2036361 bekanntgeworden. Dabei sind zwei Feldplatten auf einem Pol eines Magneten angeordnet. Ober diese Feldplatten wird ein flußlenkendes Eisenteil bewegt, so daß jedes Mal dann, wenn sich das Eisenteil über einer Feldplatte befindet, der magnetische Fluß durch diese Feldplatte verstärkt und damit der Widerstandswert der Feldplatte verändert wird. Aufgrund dieser Widerstandsänderung ändert sich auch ein die Feldplatten durchfließender Strom, wodurch die Bewegung des Eisenteils in ein elektrisches Signal umgesetzt werden kann, das ein Maß für diese Bewegung ist.

Wichtig für eine derartige Anordnung ist es nun, daß die Widerstandsänderung als Funktion der Änderung des Weges des Eisenteils in einem möglichst großen Bereich linear verläuft.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meßanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, bei welcher der genannte Linearitätsbereich vergrößert ist.

Diese Auf°abe wird bei einer Meßanordnuno der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Aufriß einer Anordnung,

Fig. 2 eine Draufsicht der in Fig. 1 dargestellten Anordnung,

ίο Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Anordnung,

Fig. 4 eine Brückenschaltung, in die Feldplatten der Anordnung nach den Fig. 1 bis 3 geschaltet sind, Fig. 5 einen Druckfühler unter Verwendung einer Anordnung,

Fig. 6 einen Axial-Spielfühler unter Verwendung einer Anordnung, und

Fig. 7 ein Linearpotentiometer unter Verwendung einer Anordnung.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 ist auf einem Dauermagneten 1, dessen Nordpol mit N und dessen Südpol mit S bezeichnet ist, ein Polschuh 2 vorgesehen, der in seinem mittleren Bereich eine Ausnehmung 3 der Breite c aufweist. Auf den durch die Ausnehmung 3 getrennten Teilen des Polschuhs 2 mit der jeweiligen Breite α ist jeweils eine Feldplaite 4 bzw. 4' angeordnet. Diese Feldplatten können beispielsweise mittels eines Klebers auf dem Polschuh 2 befestigt sein.

Über diese Anordnung wird ein Eisenteil 6 bewegt, dessen Wegänderung über die Feldplatten 4 und 4' in ein entsprechendes elektrisches Signal überführt werden soll. Wie die Draufsicht nach Fig. 2 zeigt, ist die Längsachse dieses Eisenteils 6 der Breite b gegen J5 die Längsrichtung der Feldplatten 4 und 4' (Horizontalrichtung in der Zeichenebene) unter einem Winkel α geneigt. Weiterhin ist die Projektion d der Breite b des Eisenteils 6 auf die Längsebene wenigstens bei dieser Ausführungsform gleich der Breite a einer Feldplatte 4 bzw. 4'. In Fig. 2 ist das Eisenteil in zwei möglichen Endstellungen dargestellt, wobei es einmal die Feldplatte 4 (ausgezogene Stellung) und zum anderen die Feldplatte 4' (gestrichelte Stellung) vollständig überdeckt.

Wird das Eisenteil in Fig. 2 in einer Richtung bewegt, so ist der durch diese Anordnung erzielbare lineare Bereich durch eine Strecke e gegeben, welche einer Verschiebung zwischen den beiden Endstellungen in x-Richtung entspricht. Der durch die Strecke e gegebene lineare Bereich kann durch Änderung des Winkels α und der Projektion d geändert werden.

Für kleinere Linearitätsbereiche kann eine Ausführungsform gemäß Fig. 3 gewählt werden, in der gleiche Teile wie in den Fig. 1 und 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Winkel α = 90°, während die Breite des Eisenteils 6 gleich der Breite α einer Feldplatte 4 bzw. 4' und dem Abstand c der Feldplatten ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Linearitätsbereich bei Bewegung des Eisenteils 6 in jc-Richtung gleich der Strecke g.

Fig. 4zeigteine Brückenschaltung, in der die Feldplatten 4 und 4' mit zwei Widerständen A₁ und R₂ zusammengeschaltet sind. Diese Brücke wird an ihrem Eingang mit einer Spannung U versorgt und so abgeglichen, daß ihre Ausgangsspannung U_A in ihrem Nullzweig in der Mitte des Linearitätsbereiches entsprechend der Strecke e in Fig. 2 bzw. der Strecke g

in Fig. 3 gleich O ist. Bei Bewegung des Eisenteils 6 verlaufen dann die Widerstandsänderungen bzw. die Spannung U_A in den genannten Bereichen linear.

Fig. 5 zeigt eine Anwendung einer Anordnung, die dort schematisch dargestellt und mii 51 bezeichnet ist, in einem Druckfühler. Das in den Fig. 1 bis 3 mit 6 bezeichnete Eisenteil ist dabei an einer Membran 50 befestigt, auf die ein Druck P einwirkt. Damit kann die durch den Druck P über die Membran 50 hervorgerufene Linearbewegung des Eisenteils in Jc-Richtung in ein entsprechendes elektrisches Signal überführt werden.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Axialspiel-Fühler ist das Eisenteil b der Anordnung auf einer um ihre Achse rotierenden Welle 60 angeordnet, während sich

mindestens eine Anordnung aus Dauermagnet, Polschuh und Feldplatten 61 und 62 unterhalb bzw. oberhalb der Welle 60 befindet. Damit ist eine Axialverschiebung der Welle in x-Ric.Yitung bestimmbar.

Fig. 7 zeigt ein lineares Potentiometer, bei dem auf einer Welle 70 auf einem Körper 71 eine Eisenbelegung 72 vorgesehen ist, derart, daß sie in der in Fi g. 2 dargestellten Form unter einem Winkel α gegen die schematisch dargestellte und mit 74 bezeichnete Anordnung aus Dauermagnet, Polschuh und Feldplatten geneigt ist. Auf diese Weise ist das Potentiometer in einem Bereich linear, welcher bei Drehung der Welle 70 einer Verschiebung der Eisenbelegung 72 zwischen den beiden möglichen Endstellungen über den Feldplatten entspricht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Meßanordnung zur Umformung mechanischer Verschiebungen in proportionale elektrische Größen mittels

a) magnetfeldabhängigen Halbleiterbauelementen, bei der

b) auf wenigstens einem Pol eines Magneten wenigstens zwei magnetfeldabhängige Bauelemente (Feldplatten) im Abstand nebeneinander angeordnet sind, deren

c) magnetischer Kreis, in dem die magnetfeldabhängigen Bauelemente liegen, durch ein über sie bewegtes Eisenteil beeinflußbar ist,

gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale,

d) Die Projektion der Breite (b) des Eisenteils (6) auf die Längsebene der magnetfeldabhängigen Bauelemente ist wenigstens gleich der Länge der Diagonalen eines magnetfeldabhängigen Bauelementes (4 bzw. 4');

e) das Eisenteil (6) in der Ebene der magnetfeldabhängigen Bauelementes (4, 4') ist mit seiner Längsrichtung unter einem Winkel (α) gegen die Längsrichtung der magnetfeldabhängigen Bauelemente (4, 4') geneigt;

f) der Winkel (α) ist höchstens so groß, daß bei vollständiger Überdeckung des einen magnetfeldabhängigen Bauelemente (4 bzw. 4') durch das Eisenteil (6) das andere magnetfeldabhängige Bauelement (4' bzw. 4) nicht überdeckt ist.

2. Meßumformeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Winkel (α) gleich 90° ist,

b) die Breite des Eisenteils (6) gleich der Breite (β) eines magnetfeldabhängigen Bauelementes (4 bzw. 4') plus dem Abstand (c) zwischen den magnetfeldabhängigen Bauelementen (4, 4') ist.