DE2626866A1

DE2626866A1 - High resolution inductive transducer for small displacements - has cam plate rocking to form magnetic short circuit as translation element

Info

Publication number: DE2626866A1
Application number: DE19762626866
Authority: DE
Inventors: Erich Dr Ing Zabler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-06-16
Filing date: 1976-06-16
Publication date: 1977-12-29
Also published as: DE2626866C2

Abstract

The inductive measuring transducer for small value displacements consists of a U-shaped magnetic yoke (10) carrying an energising winding (11). Between the arms of the yoke (12-13) is a short-circuiting component comprising a flat plate (15) on which rests the profiled edge of a cam plate (16). Both plates are of non-magnetic, electrically-conducting material. The plate is normally held in its datum position by a compression spring. At the other end of the upper edge of the plate is applied the force (F) transmitted by the moving part being measured. The see-saw motion of the cam plate on the fixed plate, causes the point of contact between the two to vary widely with only a small vertical displacement (5).

Description

Anlage zurAttachment to

Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung Induktiver Geber Zusammenfassung Es wird ein induktiver Geber vorgeschlagen, der dazu dient, besonders kleine Wege zu erfassen und in ein entsprechendes elektrisches Signal umzusetzen. Der Geber umfaßt einen Kern und ein Kurzschlußelement, das in Bezug zu dem Kern ortsfest angebracht ist. Die wirksame Kurzschlußebene, die durch das Kurzschlußelement gebildet wird, ist durch Veränderung der Gestalt des Kurzschlußelementes verschiebbar.Patent and utility model auxiliary application Inductive encoder abstract An inductive encoder is proposed which is used to detect particularly small paths to be recorded and converted into a corresponding electrical signal. The giver includes a core and a shorting element fixedly attached with respect to the core is. The effective short-circuit level, which is formed by the short-circuit element, can be moved by changing the shape of the short-circuit element.

Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem induktiven Geber nach der Gattung des Hauptanspruches. Es ist schon ein Geber bekannt, bei dem kleine Wegänderungen aber nur mit einer relativ großen Meßunsicherheit erfaßt werden können. Kleine Wegänderungen rufen bei diesem Geber nur eine relativ kleine Änderung des elektrischen Ausgangssignales hervor, so daß für eine erforderliche Auswerteschalteinrichtung ein relativ großer Aufwand getrieben werden muß.PRIOR ART The invention is based on an inductive transmitter according to the genre of the main claim. A giver is already known with the little one However, changes in path can only be detected with a relatively large measurement uncertainty. Small changes in route call with this encoder only a relatively small one Change in the electrical output signal, so that for a required Evaluation switching device a relatively large effort must be made.

Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße induktive Geber mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanzpruches hat demgegenüber den Vorteil, daß auch bei kleinen Wegänderungen eine relativ große Änderung einer elektrischen Größe erfolgt, die dann leicht und mit relativ geringem Aufwand auszuwerten ist. Außerdem ist es besonders vorteilhaft, daß infolge der Verformung des Kurzschlußelementes und damit der entfallenden Verschiebbarkeit gegenüber dem Kern eine leichte Lagerung des Kurzschlußelementes möglich ist.Advantages of the invention The inductive encoder according to the invention with the Characteristic features of the main claim has the advantage that even with small changes in path, a relatively large change in an electrical variable takes place, which can then be evaluated easily and with relatively little effort. aside from that it is particularly advantageous that due to the deformation of the short-circuit element and thus the displaceability with respect to the core, which is no longer necessary, easy storage of the short-circuit element is possible.

Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description.

Es zeigen: Fig. 1 einen Geber mit einer Kurzschlußplatte, bei der die Kurzschlußebene durch eine Wiegebewegung verändert werden kann, Fig. 2 einen Geber mit einem geschlitzten Metallrohr, Fig. 3 einen Geber mit einem spiralförmig geschlitzten Metall rohr und Fig. lt einen Geber mit einer Schraubenfeder als Kurzschlußelement.They show: FIG. 1 an encoder with a short-circuit plate in which the short-circuit level can be changed by a rocking movement, Fig. 2 a Encoder with a slotted metal tube, Fig. 3 shows an encoder with a spiral slotted metal tube and Fig. lt a transmitter with a helical spring as a short-circuit element.

Beschreibung der Erfindung In Fig. 1a ist ein U-Kern -lO~dargestellt, der eine Spule 11 trägt.Description of the invention In Fig. 1a a U-core -10- is shown, which carries a coil 11.

Zwischen den Schenkeln 12 und 13 des Kernes 10 ist ein Kurzschlußelement 14 angeordnet, das in Fig. 1b deutlich zu erkennen ist. Dieses Kurzschlußelement Ilt weist eine Grundplatte 15 und einen Profilkörper 16 auf. Die Grundplatte 15 und der Profilkörper 16 sind aus elektrisch leitfähigem, dagegen magnetisch nichtleitfähigem Material. Der Profilkörper 16 kann beispielsweise entsprechend Fig. 1d U-Form aufweisen, wobei er an seiner unteren Kante, die die Auflage auf der Grundplatte 15 bildet, abgerundet ist. Am einen Ende des Profilkörpers greift eine Kraft F an, während der Profilkörper 16 am anderen Ende gegen die Kraft einer Druckfeder 17 abgestützt ist. Wird die Kraft F größer als die Kraft der Druckfeder 17, ergibt sich eine Wegänderung s, die in Fig. 1c eingetragen ist. Dieser sehr kleine Weg s ergibt eine große Veränderung des Auflagepunktes 18 auf der Grundplatte 15. Diese große Änderung des Auflagepunktes 18 wird zur Gewinnung einer elektrischen Größe ausgenützt. Dabei ist die Wirkungsweise der Anordnung folgende: Die Spule 11 auf dem Kern 10 erzeugt zwischen den beiden Schenkeln 12 und 13 ein homogenes magnetisches Wechselfeld. Das Kurzschlußelement 14 stellt dabei eine Kurzschlußwindung dar, die verhindert, daß ein magnetisches Wechselfeld über den jeweiligen Auflagepunkt 18 hinaus durch das Kurzschlußelement hindurchtreten kann. Der magnetische Gesamtfluß wird somit in guter Näherung proportional zu der Wegänderung des Auflagepunktes 18 begrenzt. Gleichzeitig ergibt sich bei Änderung des Auflagepunktes 18 eine Änderung der Induktivität der Spule 11, die in einer entsprechenden elektronischen Schalteinrichtung, beispielsweise mit Hilfe eines Oszillators ausgewertet werden kann. Besonders vorteilhaft ist es, daß durch eine relativ kleine Wegänderung s eine große Änderung des Auflagepunktes 18 erreicht wird, der eine relativ große Verschiebung der wirksamen Kurzschlußebene zur Folge hat und damit eine relativ große Induktivitätsänderung der Spule 11 auslöst.Between the legs 12 and 13 of the core 10 is a Short-circuit element 14 arranged, which can be clearly seen in Fig. 1b. This Short-circuit element Ilt has a base plate 15 and a profile body 16. the Base plate 15 and the profile body 16 are made of electrically conductive, however magnetically non-conductive material. The profile body 16 can, for example, accordingly Fig. 1d U-shape, with it at its lower edge that the support on the base plate 15 is rounded. At one end of the profile body engages a force F, while the profile body 16 at the other end against the force of a Compression spring 17 is supported. If the force F is greater than the force of the compression spring 17, there is a change in path s, which is entered in FIG. 1c. This very one small path s results in a large change in the support point 18 on the base plate 15. This large change in the support point 18 is used to generate an electrical Size exploited. The mode of operation of the arrangement is as follows: The coil 11 on the core 10 creates a homogeneous between the two legs 12 and 13 alternating magnetic field. The short-circuit element 14 represents a short-circuit turn which prevents an alternating magnetic field over the respective support point 18 can also pass through the short-circuit element. The total magnetic flux is therefore proportional to the change in path of the support point to a good approximation 18 limited. At the same time, when the support point 18 changes, there is a change the inductance of the coil 11, which in a corresponding electronic switching device, can be evaluated for example with the aid of an oscillator. Particularly beneficial it is that a relatively small change in path s results in a large change in the point of support 18 is achieved, which is a relatively large shift in the effective short-circuit level and thus a relatively large change in inductance of the coil 11 triggers.

In Fig. 2a ist ein induktiver Geber dargestellt, der einen E-Kern 19 aufweist. Auf den Kern 19 ist eine Spule 20 gewickelt und auf den mittleren Schenkel 22 des Kernes ist ein Rohr geschoben, das von einer Stirnscheibe her längsgeschlitzt ist. Zweckmäßigerweise nimmt dabei die Schlitzbreite von der Stirnseite des Rohres her ab. Am Ende des geschlitzten Rohres greift eine Kraft F an, die durch elastische Verbiegung den Schlitz 24 des Rohres 23 mehr oder weniger schließt. Wie aus Fig. 2b zu erkennen ist, bedeutet eine kleine Wegänderung s eine große Veränderung desjenigen Ortes, an dem der wirksame Kurzschluß entsteht. In Fig. 2c ist dargestellt, daß das Rohr rechteckigen Querschnitt haben kann und in Fig. 2d ist ein Rohr mit rundem Querschnitt gezeigt.In Fig. 2a, an inductive transmitter is shown, which has an E core 19 has. A coil 20 is wound on the core 19 and on the middle leg 22 of the core, a tube is pushed, which is slit longitudinally from an end disk is. Appropriately, the slot width takes from the end face of the tube down. At the end of the slotted tube, a force F acts, which is caused by elastic Bend the slot 24 of the tube 23 more or less closes. As can be seen from FIG. 2b, a small change in path s means a large change the place where the effective short circuit occurs. In Fig. 2c it is shown that the tube can have a rectangular cross-section and in Fig. 2d is a tube with shown round cross-section.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt. In Fig. 3a ist dabei ein E-Kern 25 gezeigt, auf dessen mittleren Schenkel ein einseitig fest eingespanntes Rohr 26 geschoben ist, das spiralförmig geschlitzt ist. Durch eine Drehung mit einem Moment M wird der Schlitz von der Einspannstelle her proportional zu dem angreifenden Moment geschlossen und bildet im Endzustand letzlich ein vollständig geschlossenes Rohr. Fig. 3b zeigt, wie ein Moment M an dem Rohr 26 auf dem mittleren Schenkel des Kernes 25 angreift. Auch hier wird ein sehr kleiner Weg bzw. Winkel in einen relativ großen Weg bzw. Winkel übersetzt.Another exemplary embodiment is shown in FIG. 3. In Fig. 3a shows an E core 25, on the middle leg of which one is on one side firmly clamped tube 26 is pushed, which is slotted spirally. By a rotation with a moment M makes the slot proportional to the clamping point closed at the attacking moment and ultimately forms a complete one in the final state closed tube. Fig. 3b shows how a moment M on the tube 26 on the middle Legs of the core 25 attacks. Here, too, there is a very small path or angle translated into a relatively large distance or angle.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 dargestellt. Hier ist auf einen mittleren Schenkel eines Kernes 27 eine Schraubenfeder 28 aufgeschoben, die einseitig fest eingespannt ist. Mit einer axialen Druckkraft F kann die Schraubenfeder 28 zu einem feldundurchlässigen Kurzschlußrohr geschlossen werden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist es dabei auch möglich, daß die Feder 28 beidseitig eingespannt ist, wobei eventuell die temperaturbedingte Ausdehnung der Feder oder des Einspannelementes ausreicht, um eine Anpreßkraft zu erzeugen. Bei einer derartigen Anordnung wäre beispielsweise die Verwendung als Temperaturgeber möglich.Another embodiment is shown in FIG. Here is a helical spring 28 pushed onto a middle leg of a core 27, which is firmly clamped on one side. With an axial compressive force F, the helical spring 28 can be closed to form a field-impermeable short-circuit tube. In the embodiment 4 it is also possible that the spring 28 is clamped on both sides, possibly the temperature-related expansion of the spring or the clamping element sufficient to generate a pressing force. With such an arrangement For example, it can be used as a temperature sensor.

Die Wirkungsweise aller beschriebenen Ausführungsbeispiele beruht im Prinzip darauf, daß nicht mehr wie bei bekannten induktiven Gebern das Kurzschlußelement in Meßrichtung verschoben wird, sondern durch eine Anpreßkraft F auf sehr kurzem Weg lediglich ein Kurzschlußelement verformt wird und damit ein offener elastischer Kurzschlußring geschlossen wird bzw. der Ort des Wirksamwerdens verändert wird.. Die beschriebenen Kurzschlußelemente erfordern dabei geeignete Materialien, welche sowohl gute Federeigenschaften als auch Leitfähigkeitseigenschaften aufweisen.The mode of operation of all the exemplary embodiments described is based in principle on the fact that no longer the short-circuit element as with known inductive sensors is shifted in the measuring direction, but by a pressing force F for a very short time Path only a short-circuit element is deformed and thus an open elastic Short-circuit ring is closed or the place where it takes effect is changed .. The short-circuit elements described require suitable materials, which have both good spring properties and conductivity properties.

Claims

Claims Inductive encoder for converting a mechanical variable into an electrical output, with at least one on a ferromagnetic core Material applied coil and one the reluctance of the magnetic Circle changing short-circuit element, characterized in that the shape of the short-circuit element (15, 16 or 23 or 26 or 28) under the action of the mechanical Size is changeable.

2. Transmitter according to claim 1, characterized in that the short-circuit element (15,16 or 23 or 26 or 28) in relation to the core (10 or 15 or 25 or 27) is fixedly attached and that by changing the shape of the short-circuit element (15, 16 or 23 or 26 or 28) the effective short-circuit level can be moved.

3. Encoder according to claim 1 or claim 2, characterized in that that as a short-circuit element an electrically conductive base plate (15) and on the base plate (15) a rocking movement performing electrically conductive profile body (16) is provided.

4. Encoder according to claim 1 or 2, characterized in that the short-circuit element a tube (23) surrounding a leg (22) of the core (19) is provided that is slotted from one end face.

5. Encoder according to claim 4, characterized in that the slot width decreases from the end face of the tube (23).

6. Encoder according to claim 1 or 2, characterized in that as a short-circuit element a tube (26) surrounding a leg of the core (25) is provided which is spiral-shaped is slotted and firmly clamped at one end.

7. Encoder according to claim 1 or 2, characterized in that as a short-circuit element a helical spring (28) surrounding one leg of the core (27) is provided, which is firmly clamped on at least one end face.

8. Transmitter according to claim 7, characterized in that the helical spring (28) has a different increase in turns.