DE2357791C2

DE2357791C2 - Induktiver Weggeber

Info

Publication number: DE2357791C2
Application number: DE19732357791
Authority: DE
Inventors: Erich Dr.-Ing. 7500 Karlsruhe Zabler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-11-20
Filing date: 1973-11-20
Publication date: 1981-10-08
Also published as: DE2357791A1

Description

a) auf dem Kern (11) ist eine Spule (10) fest angeordnet;

b) in Längsrichtung zum Kern (11) ist ein einzelner oder doppelter auf dem Kern (11) berührungslos angeordneter Kurzschlußring (12) aus elekirisch leitendem Material verschieblich gelagert;

c) die Induktivität der Spule (10) in Abhängigkeit vom Weg bestimmt die Frequenz eines Oszillators.

2. Induktiver Weggeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei hohen Frequenzen des Oszillators (30, 32, 34) als Kurzschlußring (12) eine dünne Metallfolie verwendet wird.

3. Induktiver Weggeber, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator die Reihenschaltung eines Komparator (30) mit Hysterese, eines die induktivität enthaltenden induktiven Stellgliedes (32) und eines Integrators (34) enthält und daß der Ausgang des Integrators (34) mit dem Eingang des Komparators (30) verbunden ist.

4. Induktiver Weggeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Kombination des induktiven Stellglieds (32) mit dem integrator (34) ein an sich bekannter ZJ?-Integrator (60 bis 62) mit veränderlicher Induktivität (62 bzw. 10 bis 12) verwendet wird.

5. Induktiver Weggeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als induktives Stellglied (32) ein Integrator (50) verwendet wird, dem ein Transformator (Sl) nachgeschaltet ist und daß als Primärwicklung des Transformators (51) vorzugsweise die veränderliche Induktivität (10 bis 12) geschaltet ist.

6. Induktiver Weggeber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum induktiven Stellglied (50, 51) zur Stabilisierung des Oszillators ein schwacher Gleichstromzweig (52) geschaltet ist, vorzugsweise ein hochohmiger Widerstand.

7. Induktiver Weggeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation eines Linearitätsfehlers des induktiven Weggebers bei hohen Frequenzen ein Verzögerungsglied (73 bis 78) im Komparator (30) verwendet wird, durch das die Schaltschwellen des Komparators (30) symmetrisch verschiebbar sind.

8. Induktiver Weggeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Realisierung nichtlinearer Weg-Frequenzkennlinien ein Funktionsgenerator (84) zur Veränderung der Eingangsspannung des Integrators (34) verwendet wird.

9. Induktiver Weggeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Komparator (30) gesteuerter Spannungsumschalter (83) verwendet

wird, durch den von beliebigen Parametern abhängige Spannungen (U\, - U\) dem induktiven Stellglied (32) zuführbar sind,

10, Induktiver Weggeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines weganalogen Ausgangssignals der Ausgang des Integrators (34) über einen Differentiator mit nachgeschalteter Gleichrichterstufe (33) mit einem analogen Ausgang (35) verbunden ist

11. Induktiver Weggeber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines weganalogen Ausgangssignals der Ausgang des induktiven Stellglieds (32) über eine Gleichrichterstufe (33) mit einem analogen Ausgang (35) verbunden ist

Die Erfindung betrifft einen induktiven Weggeber zur Umformung einer mechanischen Verschiebung in eine analoge elektrische Ausgangsgröße, vorzugsweise eine elektrische Spannung, welche nach einer beliebigen vorgegebenen, vorzugsweise linearen Funktion von der Verschiebung des Meßobjektes abhängt, mit einem vorzugsweise: langgestreckten rechteckförmigen, ferromagnetischen, gebuchten oder massiven offenen Kern. Ein bekannter induktiver Weggeber ist der Tauchankergeber. In eine Spule wird ein freibeweglicher, feiTontagnetischer Kern eingeschoben, wodurch die Induktivität /- verändert wird. Es können auch zwei Tauchankergeber in Differentialanordnung eingesetzt sein. Da der Zusammenhang Weg-Induktivität nicht linear ist, ist jedoch ein ziemlich großer Aufwand an Elektronik erforderlich. Die Empfindlichkeit ist gering. Außerdem weist der Tauchankergeber eine große mechanische Baulänge im Vergleich zum ausnutzbaren Linearitätsbereich auf. Ein weiterer Nachteil ist die relativ große Masse des ferromagnetischen Kerns.

In der DE-AS 10 17 805 ist weiterhin eine Einrichtung zur kontaktlosen Umwandlung mechanischer Ausschläge in elektrischen Größen auf induktiver Grundlage beschrieben. Dabei ist eine Spule vorgesehen, in die ein Tauchanker eintaucht, wobei dieser Tauchanker zu einem C-förmigen Kern so angeordnet ist, daß näherungsweise eine E-förmige Kernanordnung entsteht. Die Spule wird dabei als Seriendrossel in Reihe zu einem Meßgerät geschaltet, wobei diese Reihenschaltung mit einer Wechselspannung beaufschlagt wird.

>o Ändert sich die Induktivität der Spule, ändert sich ebenfalls — in Abhängigkeit von der Auslenkung des Tauchankers — die Amplitude der am Meßgerät anliegenden Spannung. Aufgrund der bereits eingangs erwähnten Nachteile von Tauchankergebern ergibt sich auch bei dieser Anordnung der Nachteil, daß aufgrund des schweren Tauchankers eine Anwendung nur bei langsamen Auslenkungen des Tauchankers möglich ist, da der schwere Tauchanker schnellen Auslenkungsänderungen nicht ohne weiteres zu folgen vermag.

Außerdem ist der Zusammenhang Weg-Ausgangssignal

in hohem Maße nicht linear, so daß weiterhin nur ein geringer Verstellbereich des Tauchankers für lineare

Messungen nutzbar ist. Weiterhin ist aus der US-PS 34 95 456 ein Positions-

geber bekannt, bei dem auf einem geschlossenen Eisenkern eine Primärspule und eine Sekundärspule angeordnet sind, wobei das Maß der magnetischen Kopplung zwischen den beiden Spulen durch eine

beweglich angeordnete Kurzschlußspule bestimmt wird.

Eine ähnliche Anordnung ist schließlich aus der DE-OS 20 06 996 bekanntgeworden, in der ein Aufnehmer für geradlinige Bewegungen oder Winkelbewegungen beschrieben ist, bei dem ebenfalls auf einem geschlossenen Eisenkern eine Primärspule und zwei Sekundärspulen angeordnet sind, wobei das MaO der magnetischen Kopplung zwischen der Primärspule und den Sekundärepalen nach Art eines transformatorischen Gebers ebenfalls durch einen beweglichen, magnetisehen Kurzschluß bewirkt wird.

Die beiden vorgenannten Anordnungen haben jedoch den gemeinsamen Nachteil transformatorischer Geber, daß wenigstens zwei Spulen auf dem Kern angeordnet sein müssen, die von einer externen Oszillatorschaltung und einer weiteren Ausweneschaltung für das Maß der magnetischen Kopplung angesteuert sind. Diese zusätzlichen Bauelemente erfordern einen erhöhten Platzbedarf bei der Ausführung der Geber und führen zu erhöhten Herstellkosten. Außerdem ist dafür Sorge zu tragen, daß Störgrößen, wie z. B. Temperaturdriften in den einzelnen Elementen dieser Geberancfdnungen aufeinander abgestimmt sind.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen induktiven Weggeber zu entwickeln, dessen beweglicher Teil eine möglichst geringe Masse aufweist, um auch für dynamische Messungen gut geeignet zu sein. Außerdem soll der induktive Weggeber sowohl in seinem mechanischen wie auch seinem elektronischen Teil möglichst einfach, raumsparend und billig aufgebaut und somit für eine Massenproduktion geeignet sein. Insbesondere soll dieser Weggeber eine möglichst lineare Weg-Signalcharakteristik aufweisen, wodurch auch die Messung größerer Wege möglich sind, wie sie beispielsweise an Bord eines Kraftfahrzeuges (Stellung der Regelstange einer Kraftstoffeinspritzpumpe, des Füllstandsgebers, einer Drosselklappe usf.) auftreten. Weiterhin soll der Geber an möglichst viele verschiedenartige Anwendungsfälle inpaßbar sein, wobei sich Störgrößen, insbesondere Temperaturschwankungen, wie sie im Motorraum eines Kraftfahrzeuges auftreten, so wenig wie möglich auswirken sollen. Schließlich soll der Geber insgesamt eine möglichst geringe Ansprechzeit haben, damit mit seiner Hilfe Steuer- und Regelkreise hoher Geschwindigkeit realisiert werden kennen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgmeäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Maßnahmen gelöst. Danach ist nämlich auf dem Kern des erfindungsgemäßen induktiven Weggebers eine Spule fest angeordnet, es ist in Längsrichtung zum Kern ein einzelner oder doppelter auf den Kern berührungslos angeordneter Kurzschlußring aus elektrisch leitendem Material verschieblich gelagert und schließlich ist die Induktivität der Spule in Abhängigkeit vom Weg bestimmend für die Frequenz eines Oszillators. Damit ist insgesamt ein induktiver Weggeber hoher Ansprechgeschwindigkeit gegeben, der mit einfachen Mitteln aufgebaut werden kann und dabei nur einen geringen Raumbedarf hat. Dabei hat dieser Geber eine besonders lineare Weg-Signalcharakteristik und kann daher vorteilhaft für verschiedene Meß- und Regelaufgaben eingesetzt werden.

Eine in ihrem elektronischen Teil besonders einfache Lösung ergibt sich dadurch, daß in weiterer Ausgestal- es tung der Erfindung als Oszillator die Reihenschaltung eines Komparators mit Hysterese, eines die Induktivität enthaltenden induktiven Stellglieds und eines Integrators vorgesehen ist und daß der Ausgang des Integrators mit dem Eingang des Komparators verbunden ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das bewegte Teil, der Kurzschlußring, eine sehr geringe Masse aufweist, wodurch der Weggeber auch für dynamische Messungen sehr gut geeignet ist Bei hohen Frequenzen, ab ungefähr 100 kHz, genügt als Kurzschlußring eine dünne Metallfolie (vorzugsweise Kupfer, Silber). Solche dynamischen Messungen des Wegs sind z. B. bei der Luftmengenmessung im Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine erforderlich. Dort kann eine Stauscheibe mit dem Kurzschlußring gekuppelt sein, oder der Kurzschlußring kann selbst die Stauscheibe darstellen. Die Auslenkung der Stauscheibe durch den Luftstrom gegen eine Kraft ist dann ein Maß für den Luftmengendurchsatz. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen induktiven Weggebers ist dabei, daß das Ausgangssignal wahlweise als digitales oder an*'.jges Signal der Auswertung zugeführt werden kann.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Schenkel des U-förmigen Kerns beliebig verlängerbar sind, so daß auch große Wege gemessen werden können. Sowohl der mechanische, wie auch der elektronische Aufbau ist sehr einfach und billig. Der U-förmige Kern kann aus zwei zusammensteckbaren Hälften bestehen, so daß die Spule in fertigem Zustand aufgebracht werden kann. Der mögliche geringe Luftspalt an der Zusammensetzstelle ist vernachlässigbar im Vergleich zum Luftspalt zwischen den beiden Schenkeln des U-förmigen Kerns. Die elektronische Schaltung ist aus Operationsverstärkern aufgebaut, so daß die ganze Schaltung durch einen integrierten Schaltkreis realisiert werden kann.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform am Ausgang des induktiven Weggebers direkt eine wegproportionale Frequenz abgenommen werden kann. Bei einer weiteren, noch einfacheren Ausführungsform kann an dem Ausgang direkt eine wegproportionale Periodendauer einer Frequenz abgegriffen werden.

Weiterhin können durch schaltungstechnische Eingriffe beliebige nichtlineare Weg-Frequenzkennlinien erzeugt werden oder aber die Linearität vei bessert werden.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel einer veränderlichen Induktivität mit Kuizschlußring,

F i g. 2 ein Schnittbild des Kurzschlußrings,

Fig.3 ein Blockschaltbild des elektrischen Teils zum Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 und 2,

Fig.4 ein Diagramm zur Erläuterung des in Fig.3 dargestellten Blockschaltbildes,

F i g. 5 ein induktives Stellglied des Ausführungsbeispiels,

Fig.6 die Kombination eines anderen induktiven Stellglieds mit einem Integrator,

F i g. 7 einen Komparator mit einer Linearisierungseinrichtung und

Fig.8 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem Funktionsgenerator zur Realisierung einer beliebigen Weg-FrequenzkenruLnie.

In dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel ist zur Erzielung einer veränderlichen Induktivität eine Magnetspule 10 auf dem loch eines

U-förmigen Magnetkerns 11 aufgebracht. Ein Kurzschlußring 12 weist zwei öffnungen 13, 14 auf, die der Form des Magnetkernquerschnitts angepaßt sind. Die beiden Schenkel des Magnetkerns U treten durch die beiden öffnungen 13,14 durch und der Kurzschlußring 12 ist somit parallel zu den Magnetkernschenkeln frei beweglich. Seine Bewegung muß der zu messenden Wegstrecke entsprechen. Als Beispiel sei hierzu ein Flüssigkeitsstandmesser genannt, wobei die Magnetkernschenkel senkrecht in eine Flüssigkeit eintauchen i:nd ein Schwimmer mit dem Kurzschlußring 12 gekoppelt ist.

Die Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. 1 und F i g. 2 besteht darin, daß die Magnetspule 10 zwischen den beiden Schenkeln des Magnetkerns 11 ein homogenes magnetisches Wechselfeld erzeugt, dessen Feldlinien 15 in F i g. 1 dargestellt sind. Der Kurzschlußring 12 stellt für jeden Schenkel eine Kurzschlußwindung dar, so daß kein magnetisches Wechselfeld durch den Kuiv.sciiiuuriiig !lindurciiireieri kann. Der magnetische Gesamtflu3 wird somit in guter Näherung wegproportional begrenzt. Nach dem Induktionsgesetz wird dadurch die Induktivität der Magnetspule 10 ebenfalls wegproportional verändert. Zur Erzielung höchster Linearität kann der Schenkelabstand als Funktion des Wegs variiert sein. Für Winkelmessungen ist eine analoge Anordnung denkbar, die nicht parallele, sondern kreisförmig gekrümmte Schenkel des U-Kernes besitzt.

In dem in F i g. 3 dargestellten Blockschaltbild eines in seiner Frequenz von der jeweiligen Größe der Induktivität abhängigen Oszillators ist ein Komparator 30 mit Hysterese vorgesehen. Er besitzt eine obere Schaltschwelle i/o und eine untere Schaltschwelle - Uo-Sein Ausgang ist sowohl mit der Ausgangsklemme 31 des Oszillators, wie auch mit dem Eingang eines indukliven Stellglieds 32 verbunden. Dieses induktive Stellglied 32 enthält als veränderliche Induktivität die in F i g. 1 und F i g. 2 dargestellte Anordnung. Es ist jedoch für diese Schaltung auch eine andere veränderliche Induktivität denkbar. Der Ausgang der veränderlichen Induktivität 32 ist sowohl mit einem Eingang einer Gleichrichterstufe 33 wie auch mit einem Eingang einer Integrierstufe 34 verbunden. Der Ausgang der Integrierstufe 34 ist an den Eingang des Komparators 30 angeschlossen. Der Ausgang der Gleichrichterstufe 33 ist mit einer analogen Ausgangsklemme 35 des Oszillators verbunden.

Die Wirkungsweise der in Fig.3 dargestellten Anordnung wird im folgenden anhand des Diagramms nach Fig.4 beschrieben. Es sei angenommen, daß zunächst am Ausgang des Komparators 30 eine positive Spannung liegt. Diese Spannung wird vom induktiven Stellglied 32 in Abhängigkeit der Stellung der veränderlichen Induktivität angehoben, bzw. abgesenkt. Diese Anhebung bzw. Absenkung erfolgt unter Verwendung der in den F i g. 1 und 2 dargestellten veränderlichen Induktivität in Abhängigkeit des zu messenden Wegs, d. h. in Abhängigkeit der Stellung des Kurzschlußrings 12 Die positive Spannung am Ausgang des induktiven Steilglieds 32 wird durch den Integrator 34 integriert Je höher die Spannung am Ausgang des induktiven Stellglieds 32 ist, desto schneller erfolgt die Integration, d. h. desto schneller ist der Spannungsanstieg am Ausgang !es Integrators 34. Wird der obere Schwellwert Uo des Komparators 30 erreicht, so springt die Spannung am Ausgang des Komparators 30 auf einen negativen Wert zurück. Entsprechend verändert sich der Ausgang des induktiven Stellglieds 32. Am Ausgang des Integrators 34 wird eine absinkende Spannung erzeugt, die so lange absinkt, bis der untere Schwellwert - U₀ des Komparators 30 erreicht ist. Der

'i Ausgang des Komparators 30 springt dann wieder auf einen positiven Spannungswert. Die Höhe der Spannung am Ausgang des induktiven Stellglieds 32 ist demnach ein Maß für die Anstiegszeit bzw. Abfallzeit der Integratorspannung und demnach ein Maß für die

ίο Frequenz dieses Oszillators. Durch die Gleichrichterstufe 33 wird die Spannung am Ausgang des induktiven Stellglieds 32 gleichgerichtet und am analogen Ausgang 35 entsteht ein Gleichspannungssignal, das proportional zu der veränderlichen Induktivität ist und demnach

r. proportional zu dem zu messenden Weg. Der zu messende Weg kann somit durch ein digitales und ein analoges Ausgangssignal angezeigt werden.

Die in F i g. 5 dargestellte Schaltung enthält ebenfalls ein induktives Stellglied 32. Die vom Komparator 30

^M riciKuiVliVlcnuc ixcCiiicCKSpärinürig wtfu in ucili IMtCgFS-tor 50 integriert, so daß am Ausgang des Integrators 50 eine Dreieckspannung erzeugt wird. Diese Dreieckspannung wird durch den Transformator 51 differenziert, so daß am Ausgang dieses induktiven Stellglieds

r, 32 wieder eine Rechteckspannung entsteht. Dies geschieht dadurch, daß der dreieckförmig verlaufende Strom am Ausgang des Integrators 50 an der Primärwicklung gemäß dem Induktionsgesetz wieder eine re .hteckförmige Induktionsspannung erzeugt.

κι welche an der unbelasteten, denselben magnetischen Fluß umfassenden Sekundärwicklung abgenommen werden kann. Diese Sekundärwicklung kann über der Magnetspule 10 auf dem U-förreigen Magnetkern 11 aufgebracht sein. Durch den transformatorischen

κ, Abgriff der Induktionsspannung an der veränderlichen Induktivität wird eine galvanische Auftrennung erreicht. Die dadurch verlorengegangene Gleichstromstabilität des Oszillators wird durch einen gleichstrommäßig sehr schwach belasteten Parallelzweig wiederhergestellt.

jo Dieser Parallelzweig überbrückt als Widerstand 52 das induktive Stellglied 32. Durch die Integrationsdrift des Integrators 34 wäre ohne den Widerstand 52 keine genügende Stabilität des Oszillators erreichbar. Die Vorteile bei Verwendung dieses induktiven Stellglieds

•ι-, 32 in der Oszillatorschaltung liegen insbesondere darin, daß die Ausgangsfrequenz direkt proportional zu dem zu messenden Weg ist.

In Fig.6 ist eine Schaltung für eine Kombination eines induktiven Stellglieds 32 mit dem Integrator 34

in dargestellt. Diese Schaltung eines induktiven Integrierers besteht aus einem Operationsverstärkers 60. der von einem Widerstand 61 überbrückt ist. Vor den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 60 ist eine variable Induktivität 62 geschaltet, für die vorzugsweise die in F i g. I und F i g. 2 dargestellte Anordnung Verwendung finden kann. Die Schaltung stellt praktisch eine Umkehr eines üblichen Differentiators dar, bei dem dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers ein Kondensator vorgeschaltet

M) ist Wenn die in F i g. 6 dargestellte Anordnung in einer Schaltung nach F i g. 3 verwendet wird, ergibt sich eine Vereinfachung gegenüber einer Anordnung nach F i g. 3, in welcher anstelle des induktiven Stellgliedes 32 eine Anordnung nach F i g. 5 verwendet wird. Allerdings ist dann die Ausgangsfrequenz umgekehrt proportional zum zu messenden Weg. also proportional zur Perioder.dauer der Ausgar.gsfrequenz. Um nun ein analoges Ausgangssignal zu erhalten, kann die Anord-

nung der Gleichrichterstufe 33 nach F i g. 3 nicht mehr gewählt werden. Die Frequenz der dreieckförmigen Ausgangsspannung des Integrators 34 muß jetzt durch einen in der Zeichnung nicht näher dargestellten Differentiator differenziert werden um wieder ein Rechtecksignal zu erhalten. Dieses Rechtecksignal wird dann durch die Gleichrichterstufe 33 gleichgerichtet, an deren Ausgang wieder das analoge Ausgangssignal erscheint.

Die in Fig. 7 dargestellte Schaltung stellt einen Komparator mit Hysterese dar, bei dem zur Verbesserung der Linearität des induktiven Gebers die Schwcllspannungen LO bzw. - LO beeinflußt werden. Versuche haben gezeigt, daü bei Verwendung von U-Kernen mit konstantem, nicht allzu geringem Schenkelabstand bei höheren Frequenzen Abweichungen von der Linearität auftreten. Die Frequenz nimmt mit wachsendem, zu messenden Weg weniger als proportional zu. Fin Ausgleich dafür wird erzielt, indem man die Sc'nweiispannungen Uo bzw. — U_n frequenzan hängig macht, d. h. für hohe Frequenzen geringer werden liiUt. Der F.ingang des Komparators ist über einen Widerstand 70 mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 71 verbunden, dessen Ausgang über zwei Widerstände 72, 73 mit dem invertierenden Eingang eines zweiten Operationsverstärkers 74 verbunden ist. Dieser zweite Operationsverstärker 74 ist durch die Parallelschaltung eines Widerstandes 75 und eines Kondensators 76 überbrückt und sein Ausgang ist über einen Widerstand 77 an den invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers /I zurückgeführt. Der Verknüpfungspunkt der beiden Widerstände 72, 73 ist einerseits mit dem Ausgang des Komparators 30 verbunden und ist andererseits über eine Brückenschaltung aus vier Dioden 78 bis 81 mit Masse verbunden. Dabei stellen die gegensinnig gepolten Dioden 78, 79 den einen Brückenlängszweig und die gegensinnig gepolten Dioden 80, 81 den anderen Längszweig der Brücke dar. Im Brückenquerzweig ist eine Zenerdiode 82 geschaltet.

Ohne die Bauteile 73 bis 76 würde die Schaltung einen üblichen, an sich bekannten Komparator darstellen. Durch das Diodennetzwerk 78 bis 82 werden die beiden Niveaus der Rechteckausgangsspannung stabilisiert. Die am Ausgang anliegende Spannung wird über den Widerstand 77 an den Eingang zurückgeführt und stabilisiert den neuen Zustand. Durch die Bauteile 73 bis 76, die eine Verzögerungsstufe darstellen, wird diese Rückführung verzögert Die Ausgangsspannung springt genau dann auf ihren entgegengesetzten Wert, wenn die Eingangsspannung den Wert Uo bzw. - U_n erreicht. Bei hoher Frequenz kann infolge der Zeitverzögerung, insbesondere durch den Kondensator 76. die Spannung Ί am Ausgang des zweiten Operationsverstärkers 74 nicht mehr ihren Endwert erreichen. Der Schaltvorgang findet daher schon bei Eingangsspannungen statt, deren Betrag kleiner als LO ist. Die beiden Schwellen rücken somit zusammen. Durch geeignete Dimensionierung der

κι Bauteile 73 bis 76 kann dadurch die Abweichung der Linearität der veränderbaren Induktivität ausgeglichen werden.

Die in fi g. 8 dargestellte Anordnung stellt eine allgemeine Anordnung zur Realisierung beliebiger.

'■'< nichtlincarer Weg-Frequen/kennlinien dar Der Aufbau und die Wirkungsweise entsprechen im wesentlichen dei Anordnung nach F i g. 3. Zwischen dein Komparator 10 und dem induktiven Stellglied 32 ist ein steuerbarer Spannungsumschalter 83 vorgesehen, an dessen beiden

.-Ii Spannungseingängen die Spannung (Vi urui - U₁ anliegen. Der Komparator 30 steuert einen vorzugsweise elektronischen Umschalter im Spannungsumschalter 83. wodurch am induktiven Stellglied 32 abwechselnd U\ und - (Vi anliegt. Zwischen das induktive Stellglied 32

2\ und den Integrator 34 ist ein Funktionsgenerator 84 geschaltet. Durch den Funktionsgenerator 84 sind die Schwellen LO bzw. - LO beliebig verschiebbar, d. h. es können beliebige, nichtlineare Weg-Frequenzkennlinien erreicht werden. Das Ausgangssignal des induktiven

ίο Weggebers kann somit eine beliebige Funktion des Wegs darstellen. Es können z. B. auch beliebigen Parametern entsprechende Spannungen U\ dem Funktionsgenerator 84 über das induktive Stellglied 32 eingegeben werden, wodurch die Ausgangsspannung

)5 des induktiven Weggebers nicht nur proportional zu dem Weg sondern zusätzlich noch proportional zu diesen Parametern wird.

Eine Besonderheit des Komparators ergibt sich noch dadurch, daß die Möglichkeit besteht, die Schwellspannungen und die Ausgangsspannung des Komparators einander proportional oder identisch zu wählen. Da die Ausgangsfrequenz, bzw. die Periodendauer dieser Frequenz, proportional zu der KomparatorausganES-spannung und umgekehrt proportional zu der Komparatorschwellspannung ist. ist die Ausgangsfrequenz unbeeinfluObar von Schwankungen dieser Spannungen. Es können somit für die Anordnung unstabilisierte Spannungen verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Induktiver Weggeber zur Umformung einer mechanischen Verschiebung in eine analoge elektrische Ausgangsgröße, vorzugsweise eine elektrische Spannung, welche nach einer beliebig vorgegebenen, vorzugsweise linearen Funktion von der Verschiebung des Meßobjektes abhängt, mit einem vorzugsweise langgestreckten rechteckförmigen ferromagnetischen, geblechten oder massiven offenen Kern, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: