DE2738011B2 - Induktiver Meßtransformator - Google Patents

Description

ist mit einem der sich gegenseitig verschiebenden mechanischen Objekte verbunden und wird durch dieses beispielsweise um einen Winkel « bewegt, wobei die Form seiner Arbeitskanten einer vorgegebenen Funktionalabhängigkeit zwischen einer gegenseitigen Ver-Schiebung von Objekten 7 und 9 und dem elektrischen Ausgangssignal entspricht Im Luftspalt zwischen den Spulen 1 und 3 liegt parallel zum Hauptschirm 2 ein zusätzlicher Schirm 10, der zusammen mit dem Hauptschirm eine gemeinsame Abschirmfläche für die Spulen 1,3 bildet

Fig.2 zeigt einen induktiven Meßtransformator, der zwei Primärspulen 1 und 11 und zwei Sekundärspulen 3 und 12 enthält Die Primärspulen 1 und 2 sind in Reihe und an eine Spnnnungsquelle 2 angeschaltet Die is Sekundärspulen 3 und 12 liegen in Reihe nach einer Differentialschaltung. Die Primärspule 11 und die Sekundärspule 12 sind ebenfalls in einem Kern 12 bzw. 14 angeordnet Der zusätzliche Schirm 10 ist mit einem dritten verschieblichen Objekt 15 verbunden und wird durch dieses beispielsweise um einen Winkel β gedreht

Fig.3 zeigt einen induktiven Meßtransformator, dessen zusätzlicher Schirm 10 mittels Zahnrädern 16 und 17 mit dem Hauptschirm kinematisch verbunden ist. In diesem Fall stellt die der Sekundärspule 3 entnommene Spannung eine Funktion sowohl der eigentlichen Verschiebung des einen der sich gegenseitig verschiebenden mechanischen Objekte 9, be ispielsweise um einen Winkel«, als auch eine Funktion dieser Verschiebung dar, d. h. ψ [«, f(et) J.

In F i g. 4 ist in Draufsicht ein induktiver Meßtransformator schematisch dargestellt in dem für den Hauptschirm 8 und den zusätzlichen Schirm 10 gegenseitige Führungen 18 und ein Mittel zur starren Kopplung der Schirme 8 und 10 gegeneinander vorgesehen ist, wodurch beide zusammen einen einheitlichen Abschirmkörper darstellen.

In Fig.5 sind Varianten der Konfiguration und gegenseitigen Anordnung von Hauptschirm 8 und zusätzlichen Schirm 10 bezüglich der Spulen 1 und 3 und der Kerne 5 und 6 wiedergegeben. Die Schirme 8 und 10 haben die Möglichkeit sich um die Winkel λ und β in Abhängigkeit von der gegenseitigen Anordnung der sich gegenseitig verschiebenden mechanischen Objekte 7,9,15 (F ig. 2) zu drehen.

Das am Ausgang der Sekundärspule 3 (Fig. 1) erscheinende Signal 20, dessen Diagramm in F i g. 6 gezeigt ist, stellt eine Summe zweier Signale 21 und 22 dar. Das Signal 21 entspricht der Verschiebung des Hauptschirmes und das Signal 22 der Verschiebung des zusätzlichen Schirmes 10 und das Ausgangssignal 20 ist daher eine Funktion der Verschiebung der beiden Schirme 8 und 10.

Der induktive Meßtransformator arbeitet wie folgt:

Bei der Anlegung einer Sinusspannung an die Primärspule 1 (P' i g. 1) oder an die Primärspulen 1 und 11 (F i g. 2) entsteht in der Sekundärspule 3 (F i g. 1) oder in den SekundäfSpulen 3 und 12 (F i g. 2) eine Spannung, deren Amplitude von der Abschirmfläche der Primärsbulen 1 und l' gegen die SeKundärspulen 3 und 12 abhängt. Ein ϊϋ überwachender Parameter (Verschiebung, Kraft, 'Drehmoment, Beschleunigung) wirkt auf das Objekt 9 t-'in· und bewirk' dessen Verschiebung samt dem Hauptschir'n β. Das ändert Objekt l!i bewirkt die Verschiebung dV:s zusätzlichen Schirmes 10, weshalb sich die Absi-hihnfläche der Spulen 1, Ϊ, ti, 12 in Abhängigkeit v<>n der gesamten Verschiebung der Objekte 9 und lS ändert. Die Änderung der gegenseitigen Anordnung der Schirme 8 und 10 und der Spulen 1, 3, 11, 12 führt zu einer entsprechenden Änderung der Wechselwirkung zwischen den Primärspulen 1 und 11 und den Sekundärspulen 3,12 des induktiven Meßtransformators, wodurch sich die Spannung an den Sekundärspulen 3 und 12, d. h. das Ausgangssignal 20 (F i g. 6) des induktiven Meßtransformators, ändert

Für den induktiven Meßtransformator unter Benutzung des Hauptschirmes 8 (F i g. 2) und des zusätzlichen Schirmes 10, deren Form in F i g. 5 wiedergegeben ist stellt das Ausgangssignal 20 (F i g. 6) also eine Funktion der Verschiebung der zwei Objekte 9 und 15 (F i g. 2) um die Winkel α und β in bezug auf das mit den Spulen 1,3, 11, 12 gekoppelte Objekt 7 dar. Dadurch gestattet die gegebene Arbeitsweise es, die komplizierte, die Addition für die Signale 21 und 22 (F i g. 6) ausführende elektrische Apparatur durch einen induktiven Meßtransformator zu ersetzen, d. h. die Konstruktion im ganzen unter Beibehaltung der technischen Kenndaten zu vereinfachen.

Unter Benutzung des erfindungsgemäßen induktiven Meßtransformators ist es möglich, die gegenseitige Korrelation der den Verschiebungen der Objekte 9 und 15 (F i g. 2) entsprechenden Signale 21 und 22 in der einfachsten Weise zu verwirklichen. Wenn also der sich verschiebende Hauptschirm 8 und zusätzliche Schirm 10 einander nicht überdecken, so werden die entsprechenden Signale 21 und 22 (F i g. 6) addiert. Wenn aber die Schirme 8, 10 (F i g. 5) zueinander in Richtung der Horizontalachse verschoben werden, was bei bestimmten Drehwinkeln « und β der Schirme 8, 10 deren gegenseitige Überdeckung gewährleistet, wird eine gegenseitige Korrelation der Signale 21, 22 erreicht, deren Größe vom Grad der Überdeckung der Schirme 8,10 beeinflußt wird.

In einer Reihe von Fällen, wo steilere Ausgangssignale 20 (Fig.6) gefordert und dies beim vorgegebenen Profil des Hauptschirmes 8 (Fig.5) nicht erreicht werden kann, wird der zusätzliche Schirm 10 mit dem Hauptschirm 8 kinematisch verbunden. Deren gegenseitige Verschiebung durch das Objekt 9 schafft einen Schirm mit je nach dem Drehwinkel λ veränderbarer Form, so daß eine vorgegebene Funktionalabhängigkeit des Ausgangssignals von der Verschiebung der Objekte 9,7(Fi g. 3) erhalten wird.

In den Fällen, wo zur Durchführung der notwendigen Einstellung, Justierung oder Korrektur der Funktionalabhängigkeit des Ausgangssignals 20 (Fig.6) von der gegenseitigen Verschiebung der Objekt:: 7, 9, 15 (Fig.2) diese Maßnahmen unmittelbar im Meßsystem ergriffen werden müssen, wird ein zusätzlicher Schirm 10 (Fig.4) (oder einer der zusätzlichen Schirme) verwendet, der die Möglichkeit besitzt, sich bezüglich des Hauptschirmes 8 auf Führungen 18 zu bewegen, in auf vorgegebene Lage einzustellen und sich in dieser Lage durch das Mittel 19 befestigen zu lassen. Ein derartiger zusammengesetzter Schirm wird im weiteren durch eines der sich gegenseitig verschiebenden Objekte 9 oder 15 (F i g. 2) in Bewegung gesetzt.

Zwischen der induktiv gekoppelten Primärspule 1 (Fig. 1) und Sekundärspule 3 ist ein beträchtlicher, so großer Arbeitsluftspalt vorhanden, daß unkontrollierbare (Quer)Verschiebungen der Schirme 8, 10 in diesem keine Änderung des Ausgangssignals 20 (Fig. 6) hervorrufen. Der Feldverlauf der induktiv gel jppelten Spulen 1, 3 (Fig. 1) gewährleistet die Anwendung von Schirmen 8 und 10 mit Arbeitskanten eines beliebig vorgegebenen Profils. Das Magnetfeld umfaßt nur die

induktiv gekoppelten Spulen 1, 3 und fehlt im Bereich der anderen (in Figur nicht gezeigten) Spulen. Das Magnetsystem dieser Umformer erlaubt es, die induktiv nicht gekoppelten Spulen in vorgegebenen Stellungen unterzubringen und deren Verschiebung zu einer Justierung des Meßgeräts bzw. einer Änderung seiner Charakteristik zu ermöglichen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Induktiver Meßtransformator zur Umformung von Verschiebungen mechanischer Objekte in elektrische Signale, der einander gegenüber mit einem Spalt angeordnete und mit einem der sich gegenseitig verschiebenden Objekte verbundene Kerne, eine Primär- und eine Sekundärspule, die auf die zentralen Stäbe der entsprechenden Kerne gewickelt sind, sowie die magnetische Schirme enthält, die mit den mechanischen Objekten zusammenwirken und im Spalt parallel und verschiebbar zueinander angeordnet sind, wobei zwischen mindestens einem der zwei Schirme und den mechanischen Objekten eine kinematische Verbindung besteht, die eine vorgegebene Funktionsabhängigkeit des elektrischen Ausgangssignals von der gegenseitigen Verschiebung der mechanischen Objekte gewährleistet, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale, daß

a) die beiden Schirme (8, 10) jeweils mit Stellgliedern (9,15) verbunden sind und

b) die beiden Schirme (8,10) miteinander über eine lösbare kinematische Verbindung kuppelbar sind.

2. Induktiver Umformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Schirme (10) tine von der Form des oder der anderen Schirme (8) verschiedene Form aufweist.

Die Erfindung bezieht sich auf einen induktiven Meßtransformator zur Umformung von Verschiebungen mechanischer Objekte in eleKtrische Signale, der einander gegenüber mit einem Spalt angeordnete und mit einem der sich gegenseitig verschiebenden Objekte verbundene Kerne, eine Primär- und eine Sekundärspule, die auf die zentralen Stäbe der entsprechenden Kerne gewickelt sind, sowie die magnetischen Schirme enthält, die mit den mechanischen Objekten zusammenwirken und im Spalt parallel und verschiebbar zueinander angeordnet sind, wobei zwischen mindestens einem der zwei Schirme und den mechanischen Objekten eine kinematische Verbindung besteht, die eine vorgegebene Funktionsabhängigkeit des elektrischen Ausgangssignals von der gegenseitigen Verschiebung der mechanischen Objekte gewährleistet.

Aus der DE-AS 13 00 304 ist eine induktive Meßumformeranordnung bestehend aus einem Transistoroszillator, dessen Stromaufnahme induktiv durch berührungslose Annäherung eines Metallkörpers schwellenartig geändert wird, bekannt, bei dem neben dem an sich bekannten beweglichen ersten Metallkörper ein zweiter Metallkörper zur Änderung des Ansprechwertes verstellbar und feststellbar angeordnet ist.

Aus »Siemens Zeitschrift (1940) Bd. 202/Juni 1940, Heft 3, S. 93 bis 95« sind Regelglied und Brückenschaltung bekannt, bei denen eine Elektronenröhre als Hochfrequenzgenerator geschaltet ist, dessen Schwingen durch magnetische Rückkopplung bewirkt wird, wobei die Hochfrequenzamplitude und damit auch der Gleichstromwiderstand durch Beeinflussen des Rückkopplungsgrades änderbar sind, was durch Abschirmen der einen Spule gegen die andere mittels eines dünnen Aluminiumblechs geschieht Ein solches Blech kann am Zeiger eines Kompensators befestigt werden, wodurch eine berührungslose Betätigung des Regelglieds verwirklicht wird.

Aus CH. Rohrbach, Handbuch für elektrisches Messen mechanischer Größen (1967) VDI-Verlag Düsseldorf, S. 190 bis 192, Bild D 53-8 und 5,4-2 sind ein ίο Differentialtransformatorwinkelgeber und ein Differentialschinngeber bekannt Bei dem Differentialtransformatorwinkelgeber liegen zwei gegeneinander geschaltete Primärspulen an einer Spannung und induzieren in Symmetriestellung des Kerns in der Sekundärspule entgegengesetzt gleiche Spannung. Wird der Kern um einen Winkel verdreht, wird die Kopplung zwischen der einen Primärspule und der Sekundärspule fester und zwischen der anderen Primärspule und der Sekundärwicklung loser, wobei die Sekundärspannung ansteigt Bei dem dort weiter beschriebenen Differentialschirmgeber heben sich in Symmetriestellung des Schirmes die von hintereinander geschalteten Primärspulen in gegeneinander geschalteten Sekundärspulen induzierter Spannungen auf, während bei einer Verschiebung des Schirmes eine Spannung entsteht, die in der Symmetriestellung ihre Phasenlage um 180° ändert Durch besondere Schirmformen lassen sich besondere Charakteristiken erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen induktiven Meßtransformator anzugeben, der eine gleichzeitige Erfassung von zwei Bewegungen ermöglicht und einer Bewegung eine bestimmte funktionale Abhängigkeit der induzierten Spannung zuzuordnen gestattet.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale. Vorteilhaft weist mindestens einer der Schirme eine von der Form des oder der anderen Schirme verschiedene Form auf.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 schematisch den Grundaufbau eines erfindungsgemäßen induktiven Meßtransformators,
Fig.2 einen induktiven Meßtransformator mit in Differentialschaltung liegenden Spulen,

Fig. 3 einen induktiven Meßtransformator mit kinematisch gekoppelten Schirmen,

F i g. 4 einen induktiven Meßtransformator, bei dem die beiden Schirme zu einem Abschirmkörper zusammengesetzt sind,

F i g. 5 Schirmkonfigurationen für erfindungsgemäße Transformatoren und

F i g. 6 Diagramme von Ausgangssignalen eines induktiven Meßtransformators mit Schirmen der in F i g. 5 gezeigten Konfiguration.

Der induktive Meßtransformator zur Umformung von Verschiebungen mechanischer Objekte in elektrische Signale enthält eine an eine Spannungsquelle 2 (einen Generator für Sinusschwingungen erhöhter Frequenz) angeschlossene Primärspule und eine als Meßspule dienende an ein Meßgerät 4 angeschlossene Sekundärspule 3. Die Primärspule 1 und die Sekundärspule 3 sind in Kerne 5 bzw. 6 aus ferromagnetischem Material eingesetzt, und voneinander durch einen Luftspalt getrennt, in dem ein Hauptschirm 8 in Form einer Metallplatte angeordnet ist, deren Ebene parallel zur Ebene der Spulen 1 und 3 liegt. Der Hauptschirm 8