DE2826398C2 - Kapazitiver Wegaufnehmer - Google Patents

Description

gekennzeichnet
folgender Merkmale:

durch die Vereinigung

b) Der Abgriff (44) ist mit dem nicht-invertierenden Eingang (46) eines als Operationsverstärkers ausgebildeten Differenzverstärkers (48) verbunden, dessen invertierender Eingang (66) über einen ohmschen Widerstand (68) an Erde liegt;

c) der Ausgang des Differenzverstärkers (48) ist über f\ne Diode (50) in Reihenschaltung mit einem Kondensator (52) mit parallclgcschaltetem ohmschen Widerstand (54) an Erde gelegt;

d) die an dem Kondensator (52) anliegende Gleichspannung ist über einen mehrstufigen Verstärker (56) mit einem Signalausgang (58) verbunden;

e) die Ausgangsgleichspannung am Ausgang (58) ist über einen ohmschen Widerstand (64) im gegenkoppelnden Sinne auf den invertierenden Eingang (65) des Differenzverstärkers (48) zurückgeführt.

2. Kapazitiver Wegaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß e'er mechanisch-kapazitive Teiler (10) ein Paar von schräg unterteilten, gegeneinander isolierten Kondensatorplatten (12, 14) enthält, die an der Wechselspannungsquelle (30) anliegen, und eine als Abgriff dienende zwischen diesen Kondensator-Platten (12, 14) um den abzugreifenden Weg verstellbare Zwischenplatte (44).

Die Erfindung betrifft einen kapazitiven Wegaufnehmer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind kapazitive Wegaufnehmer mit einem mechanisch-kapazitiven Teiler bekannt, bei denen im Geradeausbetrieb die an dem Teiler mittels eines Auskopi I-übertragers abgegriffene Spannung gleichgerich.et wird und einen Leistungsverstärker ansteuert. Bei diesen bekannten Wegaufnehmern hängt die Linearität des Wegaufnehmers von der Linearität der dem Teiler nachgeschalteten Bauteile ab. Der Temperaturgang dieser Bauteile geht voll als Fehler in die Messung ein. Auch ist dabei ein relativ kostenaufwendiger Übertragererforderlich.

Es ist weiterhin ein kapazitiver Wegaufnehmer bekannt, bei dem ein mechanisch-kapazitiver Teuer in einer Wechselstrombrücke angeordnet ist. Der dem Teiler gegenüberliegende Brückenzweig wird von Kapazitätsdioden gebildet.d» h. von Kapazitäten, die in Abhängigkeit Von einer angelegten Steuerspannung Veränderlich sind. Die Brückendiagonalspannung wird über einen Auskoppelübertrager abgegriffen Und gleichgerichtet. Die so erhaltene gleichgerichtete und geglättete Spannung wird auf einen Leistungsverstärker gegeben, der einen Ausgangsstrom liefert. Dieser Ausgangsstrom wird außerdem auf die Kapazitätsdioden zurückgekoppell, so daß die Gleichrichtung, Glättung und Leistungsverstärkung keine Fehler bringen. Bei diesem bekannten kapazitiven Wegaufnehmer werden somit in der Brückenschahung die Kapazitätsänderungen des mechanisch-kapazitiven Teilers verglichen mit Kapazitätsänderungen der Kapazitätsdioden.

ία Infolgedessen bestimmen die Kapazitätsdiu-den die Linearität und dem Temperaturgang des kapazitiven Wegaufnehmers, wodurch trotz der Rückkopplung Linearitätsfehler auftreten. Es ist daher ein individueller mechanischer Eingriff an dem kapazitiven Abgriff

l* notwendig, um solche Linearitätsfehler auszugleichen. Außerdem ist eine Paarung der Kapazitätsdioden erforderlich, um Paare mit gleichem Temperaturgang zu erhalten. Auch bei diesem bekannten Wegaufnehmer ist ein kostenaufwendiger Auskoppelübertrager erforderlieh.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten kapazitiven Wegaufnehmer der eingangs definierten Art zu schaffen, bei welchem Temperaturgang und Linearität der signalverarbeitenden Bauteile unkritisch sind.

Erfindungsgernäß wird diese Aufgabe durch die Vereinigung der im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merk.nale gelöst.

Es zeigt sich, daß mit einer solchen Anordnung die an

jo dem Abgriff abgenommene Wechselspannung linear und unabhängig von den Charakteristiken und dem Temperaturgang der Bauteile in einen Ausgangsgleichstrom oder eine Ausgangsgleichspannung umgesetzt werden kann. An dem Eingang des Differenzverstärkers wird eine Wechselspannung mit dem Gleichstrom-Rückführsignal verglichen. Das ist möglich, weil bei der anschließenden Signalverarbeitung nur noch der Gleichspannungs-Mittelwert der anliegenden Wechselspannung benutzt wird. Der mechanisch-kapazitive

Teiler läßt sich hinreichend linea> und reproduzierbar herstellen. Es ist kein Auskopplungsübertrager erforderlich.

Eine mögliche Ausführungsform ist Gegenstand des Patentanspruchs 2.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch perspektivisch den Aufbau eines mechanisch-kapazitiven Teilers zum Abgreifen einer geradlinigen Bewegung.

F i g. 2 zeigt eine zugehörige Schaltung.
Der mechanisch-kapazitive Teiler 10 enthält ein Paar von rechteckigen, gegeneinander isolierten Kondensatorplatten 12, 14 die zueinander parallel mit einem

freien Zwischenraum 16 dazwischen angeordnet sind. Die Kondensatorplatten 12 und 14 sind schräg unterteilt, nämlich durch je einen diagonal zu jeder Kondensatorplatte 12, 14 verlaufenden Schlitz 18 bzw. 20. die Schlitze 18 und 20 verlaufen zueinander parallel.

Durch den Schlitz 18 wird die Kondensatorplatte 12 in zwei dreieckige Teile 22 und 24 unterteilt. Durch den Schlitz 20 wird die Kondensatorplatte 14 in zwei dreieckige Teile 26 und 28 unterteilt.

Ein Wechselspannüngsgeneratör 30 ist mit einer

Klemme mit einer Leitung 32 und mit der anderen Klemme mit einer Leitung 34 Verbunden, Die Leitung 32 ist über eine Zweigleitung 36 mit dem Teil 22 der Köndensätorplatte 12 und über eine Zweigleitung 38

mit dem Teil 28 der Kondensatorplatte 14 verbunden. Die Leitung 34 ist über eine Zweigleitung 40 mit dem Teil 24 der Kondensatorplatte 12 und über eine Zweigleitung 42 mit dem Teil 28 der Kondensatorplatte 14 verbunden. Die Teile 22, 26 bilden somit einen Kondensator, der mit einer Polarität an den Wechselspannungsgenerator 30 angelegt ist, und die Teile 24,28 bilden einen Kondensator, der mit dazu entgegengesetzter Polatität an dem Wechselspannungsgeneiraior 30 liegt.

Zwischen diesen Kondensatorplatten 12 und 14 ist eine langgestreckt rechteckige Zwischenplatte 44 angeordnet, welche nach Maßgabe eines abzugreifenden Weges in Richtung des Doppelpfeils 46 beweglich ist. Diese Zwischenplatte 44 bildet einen Abgriff des mechanisch-kapazitiven Teilers 10, an welcher eine Wechselspannung abgegriffen wird, derer. Amplitude linear von dem Weg der Zwischenplatte 44 relativ zu den Kondensatorplatten abhängt.

Der von der Zwischenplatte 44 gebildete Abgriff liegt an dem nicht-invertierenden Eingang 46 eines, als Operationsverstärkers ausgebildeten Differenzverstärkers 48. Der Eingang 46 des Differenzverstärkers 48 ist hochohmig, und der Differenzverstärker 48 -it Ieeriaufend. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkeis 48 wird durch eine Diode 50 gleichgerichtet und zur Glättung auf einen Kondensator 52 mit parallelgeschaltetem ohmschen Widerstand 54 geschaltet. Es wird so eine geglättete Gleichspannung erzeugt. Diese geglättete Gleichspannung wird über einen mehrstufigen Verstärker 56 zur Erzeugung einer Ausgangsgleichspannung an einem Signalausgang 58 verstärkt. Der Verstärker 56 enthält einen Transistor 60, dessen Basis an dem Kondensator 52 liegt und einen Transistor 62, dessen Basis mit dem Kollektor des Transistors 60

ίο verbunden ist. Die Transistoren 60, 62 bewirken eine Leistungsverstärkung.

Die Spannung oder der Strom am Ausgang 58 ist über einen Widerstand 64 auf den invertierenden Eingang 66 des Differenzverstärkers 48 geschaltet. Dieser Eingang

π 65 ist in üblicher Weise über einen ohmschen Widerstand 68 mit Erde verbunden. Ober den von den Widerständen 64 und 68 gebildeten Spannungsteiler erfolgt eine Rückführung der hochverstärkten Ausgangsgleichspannung auf den invertierenden Eingang 66 des Differenzverstärkers 48, durch weiche der Einfluß von Nichtlinearitäten und Änderungen der elektronischen Bauteile unterdrückt ^v-:.rd.

In der Praxis bestehen die Teile 22, 24 und 26, 28 der Kondensatorplatten 12, 14 aus Kupferkaschierungen auf Isolierstoffplatten 70,72.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patenansprüche: U Kapazitiver Wegaufnehmer enthaltend einen

   a) von einer Wechselspannungsquelle gespeisten, mit einem Abgriff versehenen mechanisch-kapazitiven Teiler, dessen Teilerverhältnis in Abhängigkeit von dem abzugreifenden Weg veränderbar ist.