DE2820040A1 - Linearer verschiebungswandler - Google Patents

Linearer verschiebungswandler

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DE2820040A1
DE2820040A1 DE19782820040 DE2820040A DE2820040A1 DE 2820040 A1 DE2820040 A1 DE 2820040A1 DE 19782820040 DE19782820040 DE 19782820040 DE 2820040 A DE2820040 A DE 2820040A DE 2820040 A1 DE2820040 A1 DE 2820040A1
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DE19782820040
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English (en)
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Peter William Burnand
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Davy Loewy Ltd
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Davy Loewy Ltd
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    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
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Description

DIPL.- PHYS. WOLFGANG SEEGER 2 820040
PATENTANWALT 2j
THIERSCHSTR. 27 D - 8 MÜNCHEN 22 TEL. (O89) 22 51 52
Telegramm (Cable Address): Seegerpatent München Telex: 5 24487 patop d
Anwaltsakte: 2^ I-at 8
MVY-LOEWI LIMITED
Prince of Wales Road
in Sheffield S9 4 EX, Yorkshire, England
"Linearer Verschiebungswandler"
Die Erfindung betrifft Wandler, welche die lineare Verschiebung eines Teils anzeigen können. Solche Wandler sind zwar bekannt, sie weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie nur über einen im Vergleich zu ihrer Gesamtlänge geringen Hub ein Signal abgeben, welches die Verschiebung genau angibt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen linearen Verschiebungswandler zu schaffen, welcher über einen wesentlichen Hub seines verschiebbaren Teils ein genaues Ausgangszeichen liefert.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung bei einem veränderlichen Verschiebungswandler, welcher ein Paar von leitenden
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POSTSCHECKKONTO MÜNCHEN 106808-807 ■ DRESDNER BANK MÜNCHEN,KONTO-NUMMER 77ΟβΟΟ5 Fernmündlich· Auskunft· sind nur bei schriftlicher Bestätigung verbindlich
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Röhren umfaßt, welche mit Abstand voneinander koaxial ineinander angeordnet sind und von denen eine in Richtung ihrer Länge relativ zur anderen verschiebbar ist, dadurch gelöst, daß eine weitere leitende Röhre koaxial außerhalb der äußeren Röhre des Röhrenpaars mit Abstand von diesem angeordnet ist, und daß diese äußere Röhre so angeordnet ist, daß ein minimales elektrostatisches Feld um jeden Teil der inneren Röhre des Röhrenpaars erzeugt wird, welcher von einem Ende der äußeren Röhre des Röhrenpaars vorsteht.
Der veränderliche Wandler arbeitet auf dem Prinzip, daß die elektrische Kapazitanz zwischen zwei Röhren proportional zu der Fläche der axialen Überlappung der beiden Röhren ist» Durch Verschiebung einer Röhre axial relativ zur anderen Röhre wird somit die Kapazitanz zwischen den beiden Röhren proportional zu der Fläche der Überlappung zwischen beiden Röhren.
Im Betrieb ist der Wandler mit einem elektrischen Kreis verbunden, welcher einen Oszillator und eine Strommeßeinrichtung umfaßt. Diese Einrichtung ist zweckmäßigerweise ein Operationsverstärker. Da der Wandler zur Verwendung mit einer Wechselstromquelle konstruiert ist5 besteht ein Merkmal der Erfindung darin, daß die innere Röhre des Röhrenpaars durch einen elektrostatischen Schirm geschützt ist, welcher die Form einer weiteren Röhre hat,
welche koaxial und mit Abstand außerhalb der äußeren Röhre ...... angeordnet
des Hohrenpaarsyxst, -und diese weitere Rohre schützt jeden Teil der inneren Röhre des Röhrenpaars, welcher von einem Ende der äußeren Röhre des Röhrenpaars vorsteht.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die äußere Röhre des Röhrenpaars an einem Ende befestigt, und die innere Röhre des Röhrenpaars ist am anderen Ende der äußeren Röhre in diese hinein und aus ihr heraus verschiebbar, während die weitere Röhre mit der inneren Röhre verschiebbar ist.
Um elektrostatische End- oder Streufeldeffekte zuzulassen, hat die innere Röhre einen leitenden elektrostatischen Schutz, welcher isolierend an dem Ende montiert ist, welches dem festen Ende der äußeren Röhre des Röhrenpaars am nächsten ist, und ein Leiter erstreckt sich zentral in der inneren Röhre zu diesem Schutz.
Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und in Verbindung mit einer Figur näher beschrieben, welche einen Längsschnitt durch einen linearen Wandler darstellt.
Der Betrieb des linearen V.erschiebungswandlers hängt von der Kapazitanz zwischen einem Paar leitender Röhren ab, welche koaxial und mit Abstand voneinander ineinander angeordnet sind. Eine der Röhren ist in Richtung ihrer Länge relativ zu der anderen verschiebbar, wodurch die Kapazitanz zwischen den beiden Röhren verändert wird.
In der Figur sieht man eine innere Röhre 1, welche koaxial innerhalb einer äußeren Röhre 3 mit Abstand von dieser angeordnet ist. Die äußere Röhre 3 stößt mit einem Ende an einer Hülse 5 ant welche in einer öffnung in einem Metallblock 9 angeordnet ist. Die äußere Röhre ist innerhalb eines Rohrs 11 aus isolierendem Material so angeordnet, daß sie an deren innerer Oberfläche anliegt. Das Rohr 11 erstreckt sich an einem Ende in eine öffnung 7 des
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des Blockes 9· Die Röhre 3 ist so an ihrem linken Ende befestigt, wie es in der Figur dargestellt ist.
Die innere Rohre 1 ist axial in der Röhre 3 verschiebbar auf einem Paar von isolierenden Lager 13» 15 montiert. Ein Ende der Röhre 1 steht aus demjenigen Ende der Röhre vor, welches sich von dem befestigten Ende entfernt befindet und in einer Federführung 17 getragen wird, und eine Feder 19 wirkt zwischen dieser Führung und einem Abdeckteil 21, welches mit Bolzen an einem Gehäuse 22 befestigt ist und einen Teil von diesem bildet und durch Abstandshalter 23 von einem Aufbau 25 isoliert ist. Das Ende der Röhre 1, welches dem befestigten Ende der Röhre 3 näher ist, hat einen elektrostatischen Schutzleiter 27, welcher mit ihm durch einen Isolationskorper 28 und einen Isolationsring 29 verbunden ist. Ein Leiter in Form eines Drahtes 31 erstreckt sich von dem Schutzleiter durch eine Bohrung der Röhre 1 und ist mit einer Spanneinrichtung 33 verbunden, welche an der Abdeckung 21 befestigt ist. Durch Einstellung der Spanneinrichtung wird die Spannung in dem Leiter 31 eingestellt und die Feder 19 wird komprimiert.
Die Bewegung des Aufbaus 25 auf den Block 9 zu und von diesem fort bewirkt, daß die Röhre 1 axial innerhalb der Röhre 3 verschoben wird. Ein zylindrischer Balgen 35 umgibt die Röhren und ist mit seinen beiden Enden an dem Block 9 und an dem Aufbau 25 befestigt. Der Abstand zwischen dem Balgen ist als abgedichteter Behälter ausgebildet und mit einem inerten Gas gefüllt.
Während die innere Röhre 1 von dem rechten Ende der Röhre entfernt wird, kannte die Röhre von dem Aufbau 25 elektrostatisch beeinflußt werden, und um dies zu verhindern, trägt
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das Gehäuse 22 eine weitere leitende Röhre 37? welche Lm wesentlichen die gleiche Länge hat wie die Röhre 1. Diese Röhre 37 i-s^ m^ einem Ende an dem Gehäuse befestigt und erstreckt sich koaxial um die Röhren 1 und 3- Am linken Ende der weiteren Röhre berührt ein Gleitkontakt 39 die Außenseite der isolierenden Röhre Die weitere Röhre 37 ist elektrisch mit dem Gehäuse 22 verbunden und bildet einen elektrostatischen Schirm um den Teil der inneren Röhre, welcher von dem rechten Ende der festen Röhre 3 vorsteht.
Ein weiterer elektrostatischer Schirm 41 ist an dem rechten Ende der isolierenden Röhre 11 befestigt.
Um ein elektrisches Ausgangszeichen von dem Wandler zu er halten, wird von einem Oszillator hoher Genauigkeit, welcher eine Spannungs-Amplituden-Kompensation, eine stabile Prequenz und Wellenform aufweist, eine Spannung durch eine öffnung in dem Block 9 zu einem in diesem montierten Abschluß 45 zugeführt. Von diesem Anschluß führt eine flexible Leitung 47 die Spannung zu der festen Röhre 3· Ein kurzer, flexibler Leiter 49 ist ständig mit dem rechten Ende der Röhre 1 verbunden und tritt durch das Gehäuse 22 in einen Hohlraum 5o, welcher in dem Aufbau 25 au-rrebildet ist, und ist mit einem Operationsverstärker verbunden, welcher in dem Hohlraum angeordnet ist und dessen Ausgangsspannungsamplitude proportional zur Kapazitanz der beiden inneren Röhren ist. Die Länge des flexiblen Leiters zwischen der inneren Röhre 1 und dem Operationsverstärker ist somit sehr begrenzt. Die gemeinsame Nullspannungsleitung des Oszillators ist also mit einem Anschluß in dem Block 9 verbunden, und ist über eine flexible Leitung 51 ange-
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schlossen, welche sich längs einer Nut 53 erstreckt, welche in der äußeren Oberfläche der isolierenden Röhre 11 vorgesehen ist. Der Leiter ist mit dem elektrostatischen Schutzelement 41 verbunden. Die Röhre 37 ist mit einem flexiblen Leiter 55 mit dem isolierenden Gehäuse 22 verbunden, und von diesem erstreckt sich ein flexibler Leiter 57 in den Hohlraum 5° und ist dort über den Operationsverstärker mit der gemeinsamen Nullspannungsleitung verbunden.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Wandlers bestehen insbesondere in seiner hohen Genauigkeit und in seinen schnellen Ansprechverhalten über einen relativ langen Hub, wobei der für die aktiven Röhren vorgesehene Schutz gegen elektrische Einflüsse die Verwendung der Vorrichtung in elektrisch rauschenden Umgebungen möglich macht. Es ist nicht notwendig, ein Brückenabgleichsystem zu verwenden, wie es gewöhnlich bei solchen Wandlern notwendig ist. Der kurze Verbindungsdraht von den Röhren zu dem in dem Hohlraum angeordneten Verstärker ist vorteilhaft, da er die Wahrscheinlichkeit einer elektrischen Interferenz erniedrigt. Die Konstruktion des Aufbaues 25 und des Blockes 9 ist kräftig und bei der Verwendung wird eine Kraft auf den Aufbau 25 ausgeübt, um die Röhre 1 innerhalb der Röhre 3 zu verschieben, Es wird ein elektrisches Signal erzeugt, welches dieser Verschiebung entspricht, und das Ausgangszeichen des Operationsverstärkers ist eine genaue Anzeige der Verschiebung. Die Genauigkeit der Verschiebung wird während der Verschiebung der inneren Röhre über einen Hub oder eine Strecke von bis zu 2oo mm aufrechterhalten.
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Claims (2)

  1. ANSPRÜCHE
    .y Variabler Verschiebungswandler, mit einem Paar leitender Röhren (1, 3)» welche mit Abstand voneinander koaxial ineinander angeordnet sind und von denen eine in Richtung ihrer Länge relativ zu der anderen verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere leitende Röhre (37) koaxial zu dem Röhrenpaar (1, 3) außen um dessen äußere Röhre^angeordnet ist, daß ein minimales elektrostatisches Feld um jeden Teil der inneren Röhre (1), welcher aus einem Ende der äußeren Röhre (3) vorsteht, erzeugt wird.
  2. 2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Röhre (3) des Röhrenpaares an ihrem einen Ende befestigt ist und daß die innere Röhre (1) und die weitere Röhre (37) miteinander gemeinsam verschiebbar sind.
    809845/1065
    POSTSCHECKKONTO MÜNCHEN 196858-8O7 ■ DRESDNERBANKMÜNCHEN.KONTO-NUMMERTTOSOOB
    Fernmündlich· Auskunft· sind nur bei schriftlicher Bestätigung verbindlich
    ORIGINAL INSPECTED
DE19782820040 1977-05-06 1978-05-08 Linearer verschiebungswandler Withdrawn DE2820040A1 (de)

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