DE2633411A1

DE2633411A1 - Induktiver winkelgeber

Info

Publication number: DE2633411A1
Application number: DE19762633411
Authority: DE
Inventors: Erich Dr Ing Zabler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-07-24
Filing date: 1976-07-24
Publication date: 1978-01-26
Also published as: DE2633411C2

Description

Anlage zur
Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung Induktiver Winkelgeber Zusammenfassung Es wird ein induktiver Winkelgeber vorgeschlagen, der zur Umformung einer Winkelstellung eines Meßobjektes in ein elektrisches Signal dient. Der Winkelgeber verwendet nur Kerne mit geraden Schenkeln, deren offene Enden aneinanderstoßen. Durch einen Kurzschlußring ist eine auf dem Kern aufgebrachte Induktivität in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Kurzschlußringes änderbar.
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem in der DT-OS 23 52 851 beschriebenen induktiven Winkelgeber, bei dem der Kern kreisförmig geformt ist. Ein Kurzschlußring wird entsprechend der Winkelstellung des Meßobjektes auf diesem Kreisring geführt und ändert damit die Induktivität der beiden an den Jochen angebrachten Spulen. Nachteilig ist, daß die Herstellung gekrümmter Kerne fertigungstechnisch schwer zu bewerkstelligen ist. Ein weiterer Nachteil ist das umständliche Aufbringen der Spulen auf das Joch des Kernes.
Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße Winkelgeber mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß nur gerade Kerne Verwendung finden. Diese sind leicht herzustellen. Insbesondere bei dreischenkeligen Anordnungen sind auch handelsübliché E-Kerne verwendbar. Die Spule oder Spulen können vor dem Zusammenbau-vorzugsweise auf die Schenkel aufgeschoben werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Winkelgebers möglich. Besonders vorteilhaft ist es, für den induktiven Winkelgeber dreischenkelige vorzugsweise E-förmige Kerne zu verwenden, an der Stoßstelle der beiden Kerne am mittleren Schenkel ein Prisma aus magnetischem Material einzufügen und auf beide Kerne eine Spule aufzubringen. Durch eine über dem Mittelschenkel verdrehbare Kurzschlußplatte wird eine gegensinnige Induktivitätsänderung in den beiden Spulen hervorgerufen, die in einer elektronischen Schaltungsanordnung zu einem der Winkelstellung des Meßobjektes proportionalen elektrischen Signal hoher Linearität umgeformt wird.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 als Ausführungsbeispiel einen induktiven Winkelgeber aus zwei E-Kernen, Fig. 2 eine bevorzugte elektrische Betriebsschaltung für den induktiven Winkelgeber.
Beschreibung der Erfindung Bei der Anordnung nach Fig. 1 besteht der induktive Winkelgeber aus zwei E-förmigen Kernen 10 und 11. Auf den Mittelschenkel des Kernes 10 ist eine Spule 12, auf den Mittelschenkel des Kernes 11 eine Spule 13 aufgeschoben.
Beide Kerne sind in einem Winkel von 90 Grad zueinander angeordnet,so daß ihre offenen Enden aneinanderstoßen.
An der Stoßstelle der beiden Kerne ist am Mittelschenkel ein Prisma aus magnetischem Material 14 eingefügt. Bei einer einfachen Ausführungsform ist das Prisma 4 nicht notwendig.
Ein Kurzschlußring 15 besteht aus einer rechteckigen Platte mit einem rechteckigen- Ausschnitt, der an einer zentrisch angeordneten Welle 16 befestigt ist. Der Kurzschlußring wird von den beiden äußeren Schenkeln der Kerne umfaßt und umschließt selbst mit seinem Ausschnitt den Mittelschenkel der beiden Kerne. Bei einer Drehung der Welle 16 ändern s-ich die Induktivitäten der Spulen 12 und 13 gegensinnig. Der Winkel der beiden Kerne ist nicht auf 900 beschränkt, sondern kann jeden Wert zwischen 0 und 3600 annehmen.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist, daß die beiden Kerne U-förmige Kerne sind. Die beiden Spulen 12, 13 werden dann entweder auf einen der beiden Schenkel geschoben oder aber auf das Joch der beiden U-förmigen Kerne gewickelt. Der Kurzschlußring wird rechteckig ausgeführt und an der Welle 16 befestigt. Es sind hierbei zwei Durchbrüche vorgesehen, durch die die Schenkel des U-förmigen Kernes verlaufen.- An der Stoßstelle sind Prismen aus magnetischem Material einfügbar Eine weitere Abwandlungsmöglichkeit ist dadurch gegeben, daß vorzugsweise durch Abschrägen der Schenkelenden mindestens eines der beiden Kerne die Schenkelenden flächig aufeinanderstoßen. Bei einer Kernanordnung von 900 ist eine Ausführung dadurch gegeben, daß die Seitenflächen der Schenkel eines Kernes die Stirnseiten der Schenkel des anderen Kernes überlappen. Ein weiteres Ausführungsbeispiel besteht darin, daß nur eine einzige Spule auf einen der beiden Kerne geschoben oder auf eines der beiden Joche gewickelt wird.
In Fig. 2 wird eine an sich bekannte elektrische Schaltung gezeigt, mit der es möglich ist, mit Hilfe einer Anordnung nach Fig. 1 einen Winkelgeber zu bauen, dessen Linearität bezüglich Ausgangs signal und Winkelstellung in einen Winkelbereich von - 50 Grad bis + 50 Grad von der Stoßstelle aus gesehen groß ist. Die Schaltungsanordnung besteht aus einem Wechselspannungsgenerator 20, dessen Ausgangssignal einerseits einer der beiden Spulen 12, 13 direkt andererseits über den Inverter 21 der anderen der beiden Spulen des Winkelgebers 22 zugeführt wird. Die beiden freien miteinander verbundenen Spulenenden werden einem phasenempfindlichen Detektor 23 zugeführt.- Der Wechs-elstromgenerator- 20-liefert eine Wechselspannung beliebiger Frequenz. Diese Wechselspannung wird vom Inverter 21 invertiert. Am Verknüpfungspunkt der Spulen 12 und 13 liegt ein Wechselspannungssignal an, das von den Induktivitäten der beiden Spulen 12, 13 abhängt. Ist die Induktivität der Spule 12 gleich der der Spule 13 ist die Spannung Null. Sind ihre Induktivitäten verschieden, ändert sich die Spannung nach Betrag und Phase. Durch den phasenempfindlichen Detektor 23 wird üblicherweise als Ausgangssignal eine Gleichspannung erzeugt, die beim Winkel 0° Null, bei negativem Winkel negativ und bei positivem Winkel positiv ist.

Claims

Ansprüche Induktiver Winkelgeber zur Umformung einer Winkelstellung eines Meßobjektes in ein elektrisches Signal mit wenigstens einer auf einem Kern aus ferromagnetischem Material aufgebrachten Magnetspule, deren Induktivität durch einen auf dem Kern in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Meßobjektes bewegbaren Kurzschlußring änderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mindestens zweischenkelige Kerne (10, 11) mit geraden Schenkeln in einem Winkel zueinander angeordnet sind, so daß ihre offenen Enden aneinanderstoßen.
2. Induktiver WinKelgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kerne U-förmige Kerne sind.
3. Induktiver Winkelgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kerne E-förmige Kerne (10, 11) sind.
4. Induktiver Winkelgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stoßstelle der beiden Kerne (10, 11) wenigstens bei einem Schenkel ein Prisma aus magnetischem Material (lit) eingefügt wird.
5. Induktiver Winkelgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise durch Abschrägung mindestens einer der beiden Kerne (10, 11) die Schenkelenden flächig aufeinanderstoßen.
6. Induktiver Winkelgeber nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Kern (10, 11) mindestens eine Spule (12, 13) aufgebracht ist.
7. Induktiver Winkelgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Kernen (10, 11) mindestens eine Spule (12, 13) aufgebracht ist.
8. Induktiver Winkelgeber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (13) des einen Schenkels von einem Wechselspannungsgenerator (20) und die Spule (12) des anderen Schenkels mit dem invertierten Signal des gleichen Wechselspannungsgenerators (20) gespeist wird und daß beide Spulenenden miteinander verbunden und an einem phasenempfindlichen Detektor (23) angeschlossen sind, dessen Ausgangssignal von der Winkelstellung des Meßobjekts abhängig ist.