DE2635288C2

DE2635288C2 -

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Publication number: DE2635288C2
Application number: DE19762635288
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Feinpruef Feinmess- und Pruefgeraete 3400 Goettingen De GmbH
Current assignee: FEINPRUEF PERTHEN GMBH FEINMESS- UND PRUEFGERAETE,
Priority date: 1976-08-05
Filing date: 1976-08-05
Publication date: 1988-09-15
Also published as: DE2635288A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines wegproportionalen Ausgangssignals mit einem wechselspannungsgespeisten induktiven Queranker- Weggeber gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a circuit arrangement Generation of a path-proportional output signal with an AC powered inductive cross armature Position sensor according to the preamble of claim 1.

Bei derartigen Queranker-Weggebern, wie sie beispielsweise CHR. Rohrbach "Handbuch für elektrisches Messen mechani scher Größen" (1967), Seiten 170 und 171, bekannt sind, bewegt sich in dem magnetischen Schließungskreis einer von einem Wechselstrom durchflossenen Induktivität ein Weicheisenanker, der mechanisch mit einer Tastspitze verbunden ist. Die Selbstinduktion der Induktivität ändert sich dabei, je nachdem, wie weit der Anker an die Induktivität heran- bzw. von dieser weggebracht wird. Die nach diesem Funktionsprinzip arbeitenden Queranker weggeber zeichnen sich durch eine verhältnismäßig hohe Empfindlichkeit aus, haben aber andererseits einen ver hältnismäßig kleinen Meßbereich, innerhalb dessen die Änderung der Selbstinduktion dem Abstand des Ankers von der Induktivität proportional ist. Der Grund für den nur sehr kleinen Linearitätsbereich des induktiven Quer anker-Weggebers liegt in der in Bild D 4.4.2 auf Seite 170 des Handbuches abgebildeten Kennlinie des induktiven Queranker-Weggebers, dessen Selbstinduktion eine hyperbo lische Abhängigkeit von dem Ankerluftspalt und damit dem gemessenen Weg verläuft. Allerdings ist diese Ab hängigkeit der Queranker-Weggebern nicht in idealer Weise hyperbolisch, denn nicht alle Feldlinien des magnetischen Schließungskreises der Induktivität gehen über den Luftspalt zwischen Induktivität und Anker. With such cross anchor displacement sensors, such as, for example CHR. Rohrbach "Manual for electrical measurement mechani scher sizes "(1967), pages 170 and 171, are known, one moves in the magnetic closing circuit an inductance through which an alternating current flows Soft iron anchor, mechanically with a probe tip connected is. The self-induction of inductance changes, depending on how far the anchor goes the inductance is brought up or away from it. The cross anchors working according to this functional principle encoders are characterized by a relatively high Sensitivity off, but on the other hand have a ver relatively small measuring range, within which the Change of self-induction the distance of the armature from is proportional to the inductance. The reason for that only very small linearity range of the inductive cross anchor position sensor is located in Figure D 4.4.2 on page 170 of the manual shown characteristic of the inductive Transverse anchor transducer, the self-induction of which is a hyperbo dependence on the armature air gap and thus the measured path. However, this is Ab dependency of the cross anchor displacement sensors is not ideal Way hyperbolic, because not all field lines of the magnetic closing circuit of the inductance go across the air gap between inductor and armature.

Ein Teil der Feldlinien schließt sich statt dessen, ohne über den Luftspalt gegangen zu sein, so daß man sich die Selbstinduktion der Induktivität zusammengesetzt denken kann, aus einem konstanten wegunabhängigen Anteil sowie einem von der Ankerbewegung abhängigen Anteil.Instead, some of the field lines close without to have gone over the air gap so that you can see the Think self-inductance composed of inductance can, from a constant path-independent portion as well a portion dependent on the armature movement.

Um ein Signal zu erhalten, das sich in erster Näherung proportional zu dem Abstand zwischen einer Induktivität und einem ferromagnetischen Werkstück ändert, ist es aus der DE-OS 25 49 627 bekannt, einen gegengekoppelten Differenzverstärker zu verwenden, in dessen nichtinver tierenden Eingang eine konstante Spannung eingespeist wird, während der invertierende Eingang mit dem Ausgang über eine Impedanz verbunden ist. Die zur Abstandsmes sung verwendete Induktivität liegt zwischen dem inver tierenden Eingang und der Schaltungsmasse. Die am Ausgang des Differenzverstärkers erhaltene Spannung ist der Selbstinduktion in erster Näherung proportional und damit besteht ein angenähert linearer Zusammenhang zwischen dem Abstand zwischen dem ferromagnetischen Werkstück und der Induktivität.To get a signal that is in first approximation proportional to the distance between an inductor and a ferromagnetic workpiece changes, it is known from DE-OS 25 49 627, a negative feedback To use differential amplifier, in its noninver tive input fed a constant voltage will while the inverting input with the output is connected via an impedance. The distance measurement solution used lies between the inv tive input and the circuit ground. The one at the exit voltage of the differential amplifier is the In the first approximation, self-induction is proportional and therefore there is an approximately linear relationship between the distance between the ferromagnetic workpiece and of inductance.

Für Oberflächenmessungen reicht allerdings das Maß der Linearität nicht aus, denn die bekannte Schaltung be rücksichtigt nicht den oben erwähnten Umstand, daß ein Teil der Feldlinien des magnetischen Schließungskreises nicht über den Luftspalt laufen, so daß auch hier wiederum ein Fehler zustandekommt, weil die Selbstinduktion aus einem veränderlichen und einem konstanten Teil zusammenge setzt gedacht werden kann.However, the dimension of is sufficient for surface measurements Linearity is not enough, because the known circuit be does not take into account the fact that a Part of the field lines of the magnetic closing circuit do not run across the air gap, so here again an error occurs because of self-induction a variable and a constant part merged sets can be thought.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schal tungsanordnung mit einem induktiven Queranker-Weggeber zu schaffen, die in einem wesentlich vergrößerten Arbeits bereich einen linearen Zusammenhang zwischen der Anker verlagerung und dem Ausgangssignal aufweist, wobei günstige Kraftverhältnisse an dem Anker auftreten sollen, derart, daß sich eine kontrollierte und stabile Empfindlichkeit des induktiven Queranker-Weggebers ergibt, und zwar auch dann, wenn dieser nicht in den üblichen Differential anordnung, sondern in einer Monoanordnung eingesetzt wird.Based on this, it is an object of the invention to provide a scarf arrangement with an inductive cross-arm displacement sensor to create that in a much enlarged work area a linear relationship between the anchors displacement and the output signal, being favorable Force relationships should occur on the anchor, such that there is a controlled and stable sensitivity of the inductive cross-arm displacement sensor, namely even if this is not in the usual differential arrangement, but is used in a mono arrangement.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Schaltungs anordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved by the circuit arrangement solved with the features of claim 1.

Mit der neuen Schaltungsanordnung läßt sich eine Anker weg-Induktivitätskennlinie des Queranker-Weggebers er zielen, die bei einer Monoanordnung nur eines einzigen induktiven Queranker-Weggebers einen ca. zehn Mal größ eren Linearitätsbereich aufweist als eine vergleichbare Differentialanordnung zweier induktiver Queranker-Weg geber in traditioneller Schaltung. With the new circuit arrangement, an anchor can be path-inductance characteristic of the cross-arm displacement sensor aim that with a mono arrangement of only one inductive cross-arm displacement sensor an approx. ten times larger more linear range than a comparable one Differential arrangement of two inductive cross-arm travel traditional circuit.

Werden zwei von einer gemeinsamen Wechselspannungsquelle ge speiste Queranker-Weggeber in der neuen Schaltungsanord nung in Reihe hintereinander liegend zu einer Differential anordnung zusammengefaßt, so lassen sich noch bessere Er gebnisse erzielen. Da der den Queranker-Weggeber durch fließende Strom innerhalb des großen Linearitätsbereiches der Ankerverlgerung wesentlich proportional ist, fließen bei kleinen Ankerabständen, d. h. kleine Luftspalten, auch geringe Ströme, so daß der bei bekannten Weggeberschal tungen mit abnehmendem Ankerluftspalt auftretende Anstieg der auf den Anker wirkenden Kraft vermieden wird. Die auf den Anker einwirkende magnetische Kraft ist vielmehr über den gesamten Meßbereich im wesentlichen konstant; sie kann leicht, beispielsweise durch elastische Kräfte, kom pensiert werden. Dies ergibt die Möglichkeit, große Meß spannungen zu verwenden und z. B. das Signal-Rauschver hältnis zu optimieren. Werden zwei Queranker-Weggeber in Differentialanordnung nach dem neuen Verfahren bzw. in der neuen Schaltungsanordnung betrieben, so stellt sich eine zwangsläufige gegenseitige Kompensation der auf den Anker ausgeübten magnetischen Kraftwirkung ein, was be deutet, daß die Größe der Meßspannung nicht mehr durch die Wirkung der auf den Anker ausgeübten magnetischen Kraft, sondern lediglich noch durch die thermische Be lastbarkeit der Spulen der Wandler begrenzt ist.Will two ge from a common AC voltage source fed cross anchor displacement sensor in the new circuit arrangement voltage in series to form a differential arrangement summarized, so even better Er achieve results. Because of the cross anchor displacement sensor flowing current within the large linearity range the anchor extension is substantially proportional, flow with small anchor distances, d. H. small air gaps, too low currents, so that the known encoder scarf with increasing armature air gap the force acting on the anchor is avoided. The on the Magnetic force acting on the armature is rather about the entire measuring range is essentially constant; they can easily, for example by elastic forces, com be penalized. This gives the opportunity to measure large to use voltages and z. B. the Signal-Rauschver optimize ratio. Are two cross anchor displacement sensors in Differential arrangement according to the new method or in operated the new circuit arrangement, so it turns out an inevitable mutual compensation of the on the Anchor exerted magnetic force action, what be indicates that the size of the measuring voltage is no longer due the effect of the magnetic applied to the anchor Force, but only by the thermal loading load capacity of the coils of the transducers is limited.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der neuen Schaltungsanordnung sind Gegenstände von Unteransprüchen. Advantageous further developments and refinements of the new Circuit arrangement are subject of subclaims.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstan des der Erfindung dargestellt. Es zeigtIn the drawing are exemplary embodiments of the subject of the invention shown. It shows

Fig. 1 einen Mikrotaster mit einem induktiven Quer anker-Weggeber in erfindungsgemäßer Schaltung in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt, Fig. 1 a micro switch with an inductive cross-anchor position encoder in the inventive circuit in a side view, partly in section,

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung, in einer ersten Ausführungsform, bei Speisung mit einer Wechselspannung konstanter Amplitude und konstanter Frequenz, in schematischer Darstellung, Fig. 2 shows a circuit arrangement according to the invention, in a first embodiment, when supplied with an alternating voltage of constant amplitude and constant frequency, in a schematic representation;

Fig. 3 die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 unter Veran schaulichung weiterer Einzelheiten, Fig. 3 shows the circuit arrangement of FIG. 2 under Veran schaulichung further details,

Fig. 4 die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 oder 3 in einer Ausführung mit anderem Ausgangssignal, Fig. 4 shows the circuit arrangement of FIG. 2 or 3 in an embodiment with a different output signal,

Fig. 5 eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung in einer anderen Ausführungsform, in schematischer Darstellung, Fig. 5 shows a circuit arrangement according to the invention in another embodiment, in a schematic representation;

Fig. 6 die Schaltungsanordnung nach Fig. 5 in einer abgewandelten Ausführungsform, in schematischer Darstellung, Fig. 6 shows the circuit arrangement of FIG. 5 in a modified embodiment, in a schematic representation;

Fig. 7 die Schaltungsanordnung nach Fig. 5 in einer weiteren abgewandelten Ausführungsform, in sche matischer Darstellung, Fig. 7 shows the circuit arrangement of FIG. 5 in a further modified embodiment, in specific matic representation,

Fig. 8 eine Schaltungsanordnung entsprechend Fig. 3 mit Differentialanordnung zweier induktiver Queranker- Weggeber, in schematischer Darstellung und Fig. 8 shows a circuit arrangement corresponding to FIG. 3 with a differential arrangement of two inductive cross armature displacement sensors, in a schematic representation and

Fig. 9 eine Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4 mit Dif ferentialanordnung zweier induktiver Queranker- Weggeber in schematischer Darstellung. Fig. 9 shows a circuit arrangement according to FIG. 4 with Dif ferentialanordnung two inductive cross armature displacement sensor in a schematic representation.

Der in Fig. 1 dargestellte Mikrotaster veranschaulicht die Anwendung eines nach dem neuen Verfahren betriebenen induktiven Queranker-Weggebers für Zwecke der Oberflächen meßtechnik. In einem mittels eines Zapfens 1 an einem nicht dargestellten Stativ oder dgl. starr befestigbaren Gehäuse 2, das einen hohen vorragenden Teil 3 aufweist, ist ein Halterohr 4 um einen Drehpunkt 5 schwenkbar ge lagert. Das Halterohr 4 trägt an seinem vorderen Ende einen Tastdiamanten 6, der die Oberfläche eines nicht veranschaulichten Werkstückes abtastet. Am anderen Ende ist auf das Halterohr 4 ein Anker 8 in Gestalt einer Ferritscheibe aufgesetzt. Dem Anker 8 ist unter Ausbil dung eines kleinen Luftspaltes in der Größenordnung von einigen 100 mm ein in das Gehäuse 2 eingesetzter Topf kern 9 aus magnetischem Material zugeordnet, in welchen eine Spule 10 eingesetzt ist.The micro button shown in Fig. 1 illustrates the use of an inductive cross armature displacement sensor operated according to the new method for the purposes of surface measurement technology. In a by means of a pin 1 on a tripod or the like. Rigidly attachable housing 2 , which has a high projecting part 3 , a holding tube 4 is pivotally mounted about a pivot point 5 GE. The holding tube 4 carries at its front end a scanning diamond 6 which scans the surface of a workpiece, not shown. At the other end, an armature 8 in the form of a ferrite disc is placed on the holding tube 4 . The armature 8 is a training in a small air gap in the order of a few 100 mm inserted into the housing 2 pot core 9 made of magnetic material, in which a coil 10 is inserted.

Die bei der Abtastung der Werkstückoberfläche auftretenden Bewegungen des Tastdiamanten 6 werden durch das schwenk bare Halterohr 4 auf den Anker 8 übertragen. Die dadurch hervorgerufene Änderung des in dem Schließungsweg der magnetischen Kraftlinie des Topfkernes 9 und des Ankers 8 liegenden Luftspaltes hat eine Änderung der Induktivität der Spule 10 zur Folge, die ein Maß für die Änderung des Luftspaltes und damit die Bewegungen des Tastdiamanten 6 darstellt.The movements of the scanning diamond 6 occurring during the scanning of the workpiece surface are transmitted to the armature 8 through the pivotable holding tube 4 . The resulting change in the air gap lying in the closing path of the magnetic line of force of the pot core 9 and the armature 8 results in a change in the inductance of the coil 10 , which is a measure of the change in the air gap and thus the movements of the tactile diamond 6 .

Der Anker 8, das Halterohr 4 und der Tastdiamant 6 sind in den Fig. 2 bis 9 lediglich schematisch veranschaulicht. Diese Teile bilden zusammen mit dem Topfkern 9 und der Spule 10 einen induktiven Queranker-Weggeber in Mono-An ordnung. Von diesem induktiven Queranker-Weggeber ist in den Fig. 2 bis 9 der Einfachheit halber lediglich die Induktivität L der Spule 10 wiedergegeben.The armature 8 , the holding tube 4 and the tactile diamond 6 are only illustrated schematically in FIGS . 2 to 9. These parts together with the pot core 9 and the coil 10 form an inductive cross-arm displacement sensor in mono-order. For the sake of simplicity, only the inductance L of the coil 10 is shown in FIGS. 2 to 9 of this inductive cross armature displacement sensor.

Die Gesamtinduktivität L des induktiven Queranker-Weg gebers wird bei allen dargestellten Ausführungsformen der neuen Schaltungsanordnung durch die Reihenschaltung zweier Induktivitäten Lo und Lx angenähert, von denen die Indukti vität Lo konstant und unabhängig von der Stellung des Ankers ist, während die Induktivität Lx im wesentlichen umgekehrt, proportio nal dem Weg des Ankers 8, d. h. dem Luftspalt, ist. Diese Reihenschaltung der konstanten Induktivität Lo und der wegabhängigen Induktivität Lx wird mit einer Wech selspannungsquelle gespeist, derart, daß die Spannung Ux an der wegabhängigen Induktivität Lx bei allen Bewegungen des Ankers 8 innerhalb des Meßbereiches konstant gehalten wird. Da die wegabhängige Induktivität in dem Meßbereich in guter Annäherung umgekehrt proportional dem Ankerweg, d. h. dem Luftspalt ist, ist der Quotient U/ω Lx propor tional dem Luftspalt. Dieser Quotient ist aber anderer seits gleich dem die Induktivität Lx und damit den Quer anker-Weggeber durchfließenden Strom I, was bedeutet, daß der Strom I direkt proportional dem Ankerweg, d. h. dem Luftspalt, ist. Es wird deshalb der Strom I oder eine davon unmittelbar abgeleitete Größe als Ausgangssignal genommen, das über einen weiten Meßbereich in linearer Abhängigkeit von dem Ankerweg steht. Dieser Meßbereich liegt bei einem 6 mm-Queranker-Weggeber, beispielsweise bei ca. δ = 500 µm, was etwa dem zehnfachen Wert her kömmlich betriebener induktiver Queranker-Weggeber in Differentialanordnung entspricht.The total inductance L of the inductive cross-arm displacement sensor is approximated in all the illustrated embodiments of the new circuit arrangement by the series connection of two inductors Lo and Lx , of which the inductance Lo is constant and independent of the position of the armature, while the inductance Lx is essentially reversed , proportio nal the path of the armature 8 , ie the air gap. This series connection of the constant inductance Lo and the path-dependent inductor Lx is fed with an alternating voltage source, such that the voltage Ux at the path-dependent inductor Lx is kept constant within the measuring range with all movements of the armature 8 . Since the path-dependent inductance in the measuring range is in good approximation inversely proportional to the armature path, ie the air gap, the quotient U / ω Lx is proportional to the air gap. This quotient is on the other hand equal to the current I flowing through the inductance Lx and thus the transverse armature displacement transducer, which means that the current I is directly proportional to the armature travel, ie the air gap. The current I or a quantity derived directly therefrom is therefore taken as the output signal, which is linearly dependent on the armature travel over a wide measuring range. This measuring range is for a 6 mm cross-arm displacement transducer, for example approx. Δ = 500 µm, which corresponds approximately to ten times the value of conventionally operated inductive cross-arm displacement transducers in a differential arrangement.

Um das erläuterte Verfahren durchzuführen und die Spannung an der wegabhängigen Induktivität Lx konstant zu halten, gibt es eine Reihe von schaltungsmäßigen Möglich keiten, von denen einige in den Fig. 2 bis 9 veran schaulicht sind.In order to carry out the explained method and to keep the voltage at the path-dependent inductance Lx constant, there are a number of circuit-like possibilities, some of which are illustrated in FIGS . 2 to 9.

Bei diesen Schaltungsanordnungen ist die Anordnung derart getroffen, daß in Reihe zu dem Queranker-Weggeber wenigstens ein Schaltungselement oder -teil geschaltet ist, an dem eine dem den Queranker-Weggeber durchfließenden Strom proportionale Spannung liegt, die zumindest im wesent lichen gleich groß und gegenphasig wie der wegunabhängie Teil des induktiven Spannungsabfalles I l Lo des induktiven Spannungsabfalles an dem Queranker-Weggeber ist. Der den Queranker-Weggeber durchfließende Strom ist dabei im wesentlichen lediglich durch den wegabhängigen Teil Lx der Impedanz des Queranker-Weggebers bestimmt.In these circuit arrangements, the arrangement is such that at least one circuit element or part is connected in series with the cross-arm displacement transducer, at which a voltage proportional to the current flowing through the cross-arm displacement transducer is at least essentially the same size and in opposite phase as which is part of the inductive voltage drop I l Lo of the inductive voltage drop at the cross armature displacement sensor. The current flowing through the cross-arm displacement sensor is essentially only determined by the path-dependent part Lx of the impedance of the cross-arm displacement sensor.

Bei der Schaltungsanordnung nach den Fig. 2, 3 wird die Reihenschaltung der wegunabhängigen und der wegabhängigen Induktivität Lo bzw. Lx durch eine Wechselspannungsquelle 11 in Gestalt eines Oszillators konstanter Frequenz und konstanter Amplitude gespeist. In Reihe mit dem Oszilla tor 11 liegt ein Kondensator C, der so bemessen ist, daß durch ihr der Spannungsabfall an der wegunabhängigen Induktivität Lo kompensiert ist, entsprechend der Glei chung: jwLo - 1/jwC = 0. Der in der Reihenschaltung fließen de Strom I ist damit im wesentlichen lediglich durch die wegabhängige Induktivität Lx bestimmt, womit der Strom I in dem Meßbereich proportional dem Ankerweg ist, wie dies bereits erläutert wurde. Als Ausgangsgröße wird der Strom I mittels eines geeigneten Meßgerätes 12 ge messen, wobei die Strommessung niederohmig geschehen muß, was beispielsweise durch einen invertierenden Operations verstärker geschehen kann. In the circuit arrangement according to FIGS. 2, 3, the series connection of the path-independent and path-dependent inductance Lo or Lx is fed by an AC voltage source 11 in the form of an oscillator of constant frequency and constant amplitude. In series with the Oszilla tor 11 is a capacitor C , which is dimensioned so that it compensates for the voltage drop across the path-independent inductance Lo , according to the equation : jwLo - 1 / jwC = 0. The current flowing in the series circuit I is therefore essentially only determined by the path-dependent inductance Lx , with the result that the current I in the measuring range is proportional to the armature path, as has already been explained. As an output variable, the current I is measured using a suitable measuring device 12 , the current measurement having to be carried out with low resistance, which can be done, for example, by an inverting operational amplifier.

Die Ausführungsform nach Fig. 4 entspricht grundsätzlich jener nach den Fig. 2, 3, mit dem Unterschied lediglich, daß das Ausgangssignal durch den Spannungsabfall Ua an dem Kondensator C gebildet ist. Der Spannungsabfall Ua ist gemäß der Gleichung Ua = j ω C · I dem Strom unmittelbar proportional und damit ein direktes Maß für den Ankerweg.The embodiment according to FIG. 4 basically corresponds to that according to FIGS. 2, 3, with the only difference that the output signal is formed by the voltage drop Ua on the capacitor C. According to the equation Ua = j ω C · I, the voltage drop Ua is directly proportional to the current and thus a direct measure of the armature path.

Die Schaltungsanordnungen nach den Fig. 2-4 sind nur dann geeignet, wenn der Queranker-Weggeber durch den Oszillator 11 mit einer Spannung konstanter Frequenz ver sorgt wird.The circuit arrangements of Figs. 2-4 are only suitable, if the cross anchor ensures encoder ver by the oscillator 11 with a constant voltage frequency.

Diese Einschränkung gilt nicht für die Schaltungsanordnungen nach den Fig. 5-7.This restriction does not apply to the circuit arrangements according to FIGS. 5-7.

Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 5 ist in Reihe zu der wegunabhängigen Induktivität Lo und der wegabhängigen Induktivität Lx eine feste Induktivität L 1 geschaltet, deren Größe bekannt ist und die von dem gleichen Strom wie die Induktivität Lo und Lx durchflossen ist. An der festen Induktivität L 1 liegt eingangsseitig eine ver stärkende und invertierende elektronische Schaltung 13, welche ausgangsseitig in Reihe zu den Induktivitäten Lx, Lo, L 1 geschaltet ist. Am Ausgang der elektronischen Schal tung 13 erscheint eine Spannung, die gegenüber dem Spannungs fall an der Induktivität L 1 invertiert ist und deren Größe dem Spannungsfall an den beiden Induktivitäten L 1 und Lo entspricht, so daß resultierend in der Reihenschaltung, unabhängig von der Frequenz der an die Klemmen 1 und 2 angeschlossenen nicht weiter dargestellten Wechsel spannungsquelle, an der wegabhängigen Induktivität die gleiche konstante Spannung, wie an den Klemmen 1, 2 der Konstantwechelspannungsquelle liegt. Das Ausgangssignal wird durch den Strom I oder eine davon abgeleitete Größe, die gegebenenfalls auch in der elektronischen Schaltung 13 auftreten kann, gebildet.In the circuit arrangement of FIG. 5 in series with the wegunabhängigen inductance Lo and the displacement-dependent inductance Lx a fixed inductor L 1 is connected, whose size is known and which is traversed by the same current as the inductance Lo and Lx. On the fixed inductor L 1 is on the input side a ver strengthening and inverting electronic circuit 13 , which is connected on the output side in series with the inductors Lx, Lo, L 1 . At the output of the electronic circuit device 13 , a voltage appears which is inverted with respect to the voltage drop at the inductor L 1 and whose size corresponds to the voltage drop across the two inductors L 1 and Lo , so that resulting in the series connection, regardless of the frequency of the at the terminals 1 and 2 connected AC voltage source not shown, at the path-dependent inductance the same constant voltage as at terminals 1, 2 of the constant AC voltage source. The output signal is formed by the current I or a variable derived therefrom, which may also occur in the electronic circuit 13 .

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 6 entspricht im Prinzip jener nach Fig. 5, nur ist eine zweite feste Induktivität L 2 vorhanden, die durch eine magnetisch fest mit der die erste feste Induktivität L 1 bildenden Spule gekoppelte Spule gebildet ist, welche einen entgegengesetzten Win dungssinn zu dieser Spule aufweist. Dies kann dadurch er reicht werden, daß die den fesen Induktivitäten L 1, L 2 zugeordneten Spulen beispielsweise auf den gleichen Schalenkern gewickelt sind. Die Induktivitäten L 1, L 2 sind derart ausgelegt, daß an der Induktivität L 2 die gleiche Spannung wie an der wegunabhängigen Induktivität Lo ab fällt, mit dem Ergebnis, daß an den Klemmen 1′, 2′ eine Spannung Uk liegt, die gleich groß ist wie die Spannung Ux an der wegabhängigen Induktivität Lx. An die Klemmen 1′, 2′ ist eine elektronische Schaltung, bei spielsweise ein Operationsverstärker 14, angeschlossen, die mit der Spannung Uk angesteuert wird; die Wechselspannungs quelle konstanter Amplitude ist nicht weiter dargestellt. Als Ausgangssignal wird der über die Induktivität Lx fließende Strom I benutzt, der in geeigneter Weise nieder ohmig gemessen wird.The circuit arrangement of FIG. 6 corresponds in principle to that of FIG. 5, as far as a second fixed inductance L 2 is present, with which the first fixed inductance L 1 forming coil coupled coil is formed by a magnetically determine which dung sense an opposite Win to this coil. This can be done by the fact that the coils associated with the inductors L 1 , L 2 are wound, for example, on the same shell core. The inductors L 1 , L 2 are designed such that the same voltage drops at the inductor L 2 as at the path-independent inductance Lo , with the result that a voltage Uk is at the terminals 1 ', 2' , which is the same size is like the voltage Ux at the path-dependent inductance Lx . At the terminals 1 ', 2' , an electronic circuit, for example an operational amplifier 14 , is connected, which is driven by the voltage Uk ; the AC voltage source of constant amplitude is not shown any further. The current I flowing via the inductance Lx is used as the output signal, which is measured in a suitable manner with low resistance.

Grundsätzlich ähnlich wie die Schaltungsanordnung nach Fig. 5 ist auch jene nach Fig. 7 aufgebaut. Als elektronische Schaltung ist ein Operationverstärker 15 verwendet, in dessen Gegenkopplungszweig die Induktivitäten Lo und Lx sowie die feste Induktivität L 1 liegen, während die pos tive Rückführung über zwei ohmsche Widerstände R 0, R 1 so ausge legt ist, daß der Spannungsabfall an der wegunabhängigen Induktivität Lo kompensiert wird, so daß der von dem Oszillator 11 konstanter Amplitude über den Queranker-Weg geber getriebene Strom im wesentlichen nur von Lx abhängt. Als Ausgangssignal wird die an den Widerständen R 1 + Ro liegende, dem Strom proportionale Ausgangsspannung UA genommen, die proportional dem Ankerweg ist.Basically similar to the circuit arrangement according to FIG. 5, that of FIG. 7 is also constructed. As an electronic circuit, an operational amplifier 15 is used, in the negative feedback branch of the inductors Lo and Lx and the fixed inductor L 1 , while the positive feedback via two ohmic resistors R 0 , R 1 is such that the voltage drop across the path independent Inductance Lo is compensated so that the current driven by the oscillator 11 of constant amplitude via the transverse armature path essentially depends only on Lx . The output signal is the output voltage UA , which is connected to the resistors R 1 + Ro and is proportional to the current and is proportional to the armature path.

In den Fig. 8, 9 sind Schaltungsanordnungen dargestellt, bei denen jeweils zwei induktive Queranker-Weggeber, die jeweils durch ihre Induktivitäten Lo 1 Lx 1 bzw. Lo 2 Lx 2 gekennzeichnet sind, in Differential-Anordnung in Reihe geschaltet sind. Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 8 ist das Schaltungsprinzip nach Fig. 3 angewandt. Die beiden Kompensationswiderstände sind mit C 1, C 2 bezeichnet. Der Oszillator 11 besitzt einen Gegentakt-Ausgang, der die beiden Zweige der Differential-Anordnung speist. Der Differenzstrom I kann als Ausgangssignal beispielsweise über einen invertierenden Operationsverstärker gemessen werden.In Figs. 8, 9, circuitry is shown in which, are connected in differential configuration in series two inductive cross armature travel transducer, each characterized by their inductances Lo 1 Lx 1 and Lx Lo 2 2. In the circuit arrangement according to FIG. 8, the circuit principle according to FIG. 3 is applied. The two compensation resistors are labeled C 1 , C 2 . The oscillator 11 has a push-pull output which feeds the two branches of the differential arrangement. The differential current I can be measured as an output signal, for example via an inverting operational amplifier.

Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 9 ist das Schaltungs prinzip nach Fig. 4 verwirklicht. Der Oszillator 11 weist hier wieder einen Gegentakt-Ausgang auf. Die das Ausgangs signal bildende Ausgangsspannung Ua wird, beispielsweise über einen nicht dargestellten Verstärker mit Differenz eingang, gemessen.In the circuit arrangement according to FIG. 9, the circuit principle according to FIG. 4 is realized. The oscillator 11 here again has a push-pull output. The output voltage Ua forming the output signal is measured, for example via an amplifier, not shown, with a differential input.

Bei den beschriebenen Schaltungsanordnungen ist davon aus gegangen, daß der ohmsche Widerstand des induktiven Quer anker-Weggebers gegenüber dem induktiven Widerstand, wie er durch die Induktivität ω Lx gegeben ist, vernach lässigbar ist. Sollte dies nicht der Fall sein, so bereitet es keine Schwierigkeit den in der Reihenschaltung vor handenen ohmschen Widerstand durch eine in Serie zu den beiden Induktivitäten Lo, Lx geschalteten Widerstand an zunähern und in die Reihenschaltung in geeigneter Weise eine Spannung einzuführen, die gleich groß und entgegen gesetzt wie der Spannungsfall an dem Widerstand ist, womit dessen Einfluß kompensiert ist.In the circuit arrangements described, it is assumed that the ohmic resistance of the inductive transverse armature displacement transducer compared to the inductive resistance, as given by the inductance ω Lx , is negligible. If this is not the case, it is not difficult to approach the ohmic resistance in the series circuit by a resistor connected in series with the two inductors Lo, Lx and to introduce a voltage of the same size and into the series circuit in a suitable manner opposed to how the voltage drop across the resistor is, which compensates for its influence.

Die erwähnte Aufteilung der Gesamtinduktivität des in duktiven Queranker-Weggebers in einen wegabhängigen und einen wegunabhängigen Teil Lx bzw. Lo kann für die Aus legung der jeweiligen Schaltungsanordnung beispielsweise experimentell dadurch bestimmt werden, daß die Weg- Induktivitätskennlinie des Queranker-Weggebers aufgenommen wird. Durch entsprechende Verschiebungen dieser Kennlinie läßt sich leicht der wegunabhängige Teil der Induktivität bestimmen.The aforementioned division of the total inductance of the inductive cross-arm displacement sensor into a path-dependent and a path-independent part Lx or Lo can be determined experimentally for the design of the respective circuit arrangement, for example, by recording the path-inductance characteristic of the cross-arm displacement sensor. The path-independent part of the inductance can easily be determined by appropriate shifts in this characteristic.

Claims

1. Circuit arrangement for generating a path-proportional output signal with an alternating-voltage-fed inductive cross-arm displacement transducer as an inductive transducer, the total inductance of the cross-arm displacement transducer as a series circuit comprising a constant, path-independent leakage inductance (Lo) and a path of the armature ( 8 ) inversely proportional path-dependent inductance (Lx) is to be understood, characterized in that in series with the total inductance (Lo, Lx) of the transverse armature displacement sensor, a compensation device (C; L 1, 13 ; L 1 , L 2 , 14 ; L 1 , Ro , R 1, 15 ) is connected, at which a voltage proportional to the current flowing through the total inductance lies, which is the same size as the voltage across the leakage inductance (Lo) and its voltage in phase opposition, and that the current flowing in the series circuit (I) serves as a measure of the anchor path.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the compensation device is formed by egg nem capacitor (C) , which forms a series resonance circuit together with the leakage inductance (Lo) at the operating frequency, and that the AC voltage is constant.

3. A circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the current (I) serving as a measure of the armature path is converted to a measuring voltage at the capacitor (C) .

4. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the compensation device of a with the total inductance (Lo, Lx) of the cross-arm displacement sensor connected in series fixed inductance (L 1 ) and one with its input to the fixed inductance (L 1 ) connected inverting electronic circuit is formed, via the output of which an inverted voltage is introduced into the series circuit, the magnitude of which is equal to the sum of the voltage drop across the fixed inductance (L 1 ) and the leakage inductance (Lo) , and that the supplying AC voltage is constant .

5. A circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the electronic circuit is an operational amplifier ( 15 ) with an inverting and a non-inverting input and the series circuit comprising the inductance (L) of the cross-arm displacement sensor and the fixed inductance (L 1 ) between the voltage source and the inverting input and the output of the operational amplifier ( 15 ) is that part of the output voltage of the operational amplifier ( 15 ) is fed back to its non-inverting input via a series connection of two resistors (R 1 , Ro) , such that that the voltage drop at the leakage inductance (Lo) is compensated, and that the supplying AC voltage is constant.

6. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the compensation device is a fixed inductance (L 1 ), one with this firmly coupled th second inductor (L 2 ) and a comparison circuit ( 14 ) is formed that the second inductance ( L 2 ) is dimensioned such that there is a voltage corresponding to the voltage at the leakage inductance (Lo) , that the voltage of the inductance (L 2 ) is subtracted from the voltage at the total inductance (Lo, Lx) , and that The differential voltage obtained in this way, the voltage at the path-dependent part (I ω Lx) , is compared with a reference voltage by means of a comparison circuit, by means of which the amplitude of the output voltage of an alternating voltage source of variable amplitude is constantly adjusted to the fixed reference voltage in such a way that the differential voltage is constant is

7. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in that the output signal is formed by the voltage at the fixed first inductance (L 1 ).

8. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that two cross armature displacement transducers fed by a common AC voltage source ( 11 ) are combined electrically in series one behind the other to form a differential arrangement.