DE2920621A1

DE2920621A1 - Linearvariabler phasenwandler

Info

Publication number: DE2920621A1
Application number: DE19792920621
Authority: DE
Inventors: Dan O Bauer; Michael A Pauwels
Original assignee: Pneumo Corp
Current assignee: Pneumo Corp
Priority date: 1978-05-22
Filing date: 1979-05-22
Publication date: 1979-11-29
Also published as: CA1136239A; GB2021273B; GB2021273A; JPS5513891A; US4282485A

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Wandler zum Erfassen von Verlagerungen bzw. Verschiebungen und insbesondere auf einen linearvariablen Phasenwandler zum Umsetzen einer Verlagerungsin eine Phasengröße.

Es wurden bereits linearvariable Phasentransformatoren bzw. -wandler (linear variable phase transformers) bzw. LVPT-Systeme vorgeschlagen (US-Patentanmeldungen Ser.No. 758 654 vom 12. Januar 1977, 784 335 vom 4. April 1977, 847 938 vom 2. November 1977, worauf hiermit Bezug genommen wird). Hierbei wird eine Positionsinformation in eine Phasengröße oder Zeitbeziehung umgesetzt, die leicht demoduliert werden kann, um ein Systemausgangssignal beispielsweise in einem digitalen Format zu bilden. Mehrere linear angeordnete, sich nicht überlappende Primärwicklungen solcher LVPT-Systeme werden von entsprechenden Wechselstrom-Erregungssignalen erregt, die dieselbe Frequenz haben und aber gewöhnlich eine von 0° oder 180° abweichende Phasenverschiebung haben, um in einem relativ bewegbaren Kern axial ausgerichtete magnetische Flüsse zu erzeugen, die in ähnlicher Weise außerphasig sind. Die Flüsse werden in dem Kern vektoriell aufsummiert oder kombiniert, und der kombinierte Flußvektor oder Ausgangsfluß, dessen Phasenlage in einem Zusammenhang mit der Positionsbeziehung des Kerns und der Primärwicklungen steht, induziert in einer Sekundärwicklung ein elektrisches Ausgangssignal, welches eine entsprechende Phasenlage hat. Demnach steht die Phasenlage des Ausgangssignals in einer direkten Beziehung zu der Phasenlage des Flusses in dem Kern, und es ist der in dem Kern stattfindende relative Mischvorgang von Primärwicklung-Erregungen, der zu einer Phasenmodulierung eines Ausgangssignals zum Anzeigen der Kernposition führt.

Bisher erfolgte jedoch keine Steuerung bzw. Regelung der Größe der Ausgangsspannung, die tatsächlich über die meßbare Hublänge bis zu etwa 30 % variierte. In gewissen Fällen ist es jedoch wünschenswert, die Ausgangsspannung relativ konstant zu halten, beispielsweise um die Ausgangsschaltung zu vereinfachen, indem diese

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nicht so pegelabhängig sein muß. Dann kann eine Verminderung des Ausgangssignals leicht für eine Fehlererfassung herangezogen werden.

Bei solchen Anwendungen wird eine Schaltungsanordnung benutzt, die dazu dient, die entsprechenden LVPT-Primärwicklungen mit phasenverschobenen Wechselstrom-Erregungssignalen allgemein konstanten Stroms zu erregen. Eine Demodulatorschaltung, wie ein Nulldurchgangsdetektor, erfaßt die Phasendifferenz zwischen dem phasenmodulierten Ausgangssignal sowie einem Referenzsignal und die Tatsache, ob das Ausgangssignal dem Referenzsignal vor- oder nacheilt, um hierdurch eine Systemausgangsinformation zu bilden, die für die Position des Kerns relativ zu den Primärwicklungen bezeichnend ist, beispielsweise in bezug auf eine bekannte Nullposition. Die Systemausgangsinformation kann angezeigt oder für andere Steuerungs- bzw. Regelungsaufgaben oder ähnliche Zwecke benutzt werden.

Um die Phasenänderung des Ausgangssignals in bezug auf die Kernposition zu linearisieren (nachfolgend als Linearität bezeichnet), sind die Primärwicklungen bisheriger LVPT-Systeme in Übereinstimmung mit der Lösung einer bestimmten Arcustangens-Funktion gewikkelt, und/oder es werden viele Primärwicklungen mit entsprechenden

rregungen benutzt. Ferner beinhaltet die zuvor an dritter Stelle genannte US-Patentanmeldung Antirandeffekt-Primärwicklungen, welche die Fransen- bzw. Randeffekte reduzieren, die auftreten, wenn sich der Kern bis zu den Enden des Wandlers bewegt. Durch diese Maßnahmen soll die Linearität weiter verbessert werden.

Ein Typ eines Wandlers, der ein Ausgangssignal erzeugt, bei dem sich die Amplitude in Abhängigkeit von einer Position verändert, ist ein linearvariabler Differentialtransformator (LVDT). Während zuweilen die Eingangs- und Ausgangssignale von LVDT-Systemen als phasenbezogen beschrieben werden, bedeutet dort der Ausdruck

Phase¹ die Polarität einer Wechselstrom-Wellenform. Andere Positionswandler enthalten sich bewegende Spulen, die auf magnetisch permeables Material gewickelt sind, wie bei Resolver- und Synchro-

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Gliedern, oder gedruckte Spulen auf magnetisch permeablen Materialien, wie bei Inductosyne-Gliedern, wobei jedoch sich bewegende Kontakte oder Drähte erforderlich sind. Ein in dem US-Patent 2 988 697 offenbartes Selsyn-Glied zeigt die Position eines beweglichen Kerns dadurch an, daß radiale Flußvektoren in der Weise kombiniert werden, daß die geometrische Orientierung der Flußvektoren die Ausgangsinformation bildet. Bei einem anderen Positionsmelder gemäß dem US-Patent 2 911 632 bildet die Amplitude der in einer Sekundärwicklung induzierten Spannung eine Anzeige der Position eines beweglichen Kerns.

In der nachfolgenden Beschreibung kann der Begriff 'Position' zur Spezifizierung der Positionsbeziehung des LVPT-Kerns sowie der Primärwicklungen oder der Relativverschiebung des Kerns beispielsweise aus einer Nullposition benutzt werden. Der Begriff 'Verlagerung¹ bezeichnet in entsprechender Weise die Größe der Positionsänderung. Der Begriff 'Phase' bedeutet die tatsächliche Phase eines elektrischen Wechselstromsignals oder magnetischen Flußsignals oder aber die Phasenverschiebungsbeziehung desselben gegenüber der Phase eines Bezugssignals im Unterschied zu einer Polaritätsbeziehung. Der Begriff 'Phasengröße' bedeutet die Phasendifferenz zwischen dem phasenmodulierten LVPT-Ausgangssignal oder bei· spielsweise einer hiermit gleichphasigen logischen Rechteckwelle und einem Bezugssignal; diese Phasengröße wird gewöhnlich noch mit einer Polaritätsangabe versehen, um anzuzeigen, ob die Phase des Ausgangssignals dem Referenzsignal vor- oder nacheilt. 'Erregungsphase¹ oder 'Erregungssignal¹ bedeutet ein elektrisches Wechselstromsignal einer bestimmten Phase zum Erregen einer Primärwicklung, und diese Begriffe sind austauschbar. 'Digitale Form¹ oder 'digitales Forraat' bedeutet irgendeine Form einer digitalen Zahl einer elektronischen Darstellung hiervon, und zwar im Unterschied zu einer analogen Darstellung.

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Wandlers zum Umsetzen einer Positionsinformation in eine Phaseninformation, wie eines LVPT, unter Vermeidung der geschilderten Nachteile. Es soll eine maximale Phasenveränderung

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eines Ausgangssignals in Abhängigkeit von einer Verlagerung, das heißt einer Positionsänderung, unter Verwendung einer minimalen Anzahl von LVPT-Primärwicklungen erzielt werden. Insbesondere soll eine Phasenveränderung von 360° oder mehr erreicht werden, obwohl die Phasenverschiebung der Erregungssignale kleiner als 360° ist. Demnach soll eine Ausgangssignal-Phasenveränderung erreicht werden, die die gesamte Phasenverschiebung der Erregungssignale übersteigen kann, welche einem Wandler zum Umsetzen einer Positions- in eine Phaseninformation zugeleitet werden. Das Ausgangssignal des Wandlers soll eine im wesentlichen konstante Größe haben. Außerdem soll die Genauigkeit eines Position-Phasen-Wandlers vergrößert werden. Und schließlich sollen die Schaltungs· erfordernisse zum Erregen eines Position-Phasen-Wandlers unter Beibehaltung eines relativ großen Genauigkeitsgrades des Ausgangs· signals verringert werden.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein Wandler der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale aus. Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen LVPT wird der Ausgangspegel, das heißt beispielsweise die Größe der Spannung, des Ausgangssignals im wesentlichen konstant gehalten, während die Phase des Ausgangssignals in Abhängigkeit von der Position weitgehend linear moduliert wird. Mehrere Primärwicklungen, bei der bevorzugten Ausführungsform zwei Primärwicklungen, des LVPT erzeugen in Abhängigkeit von

ntsprechenden Wechselstromerregungen sich verändernde magnetische Flüsse, die in einem Kern zusammengefaßt werden. Der kombinierte Fluß in den Kern induziert in einer Sekundärwicklung ein elektri-

ches Wechselstrom-Ausgangssignal mit einer im wesentlichen konstanten Größe und einei Phasenlage; die derjenigen des kombinierten oder ausgangsscitigen Flusses entspricht. Die mehrfachen, beispielsweise zwei, Primärwicklungen, die mit entsprechenden Erregungssignalen gespeist werden, sind so gewickelt, daß die maximale Veränderung der Ausgangsfluß-Phase in bezug auf die maximale Verlagerung, das heißt die Relativverlagerung des Kerns gegenüber den

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Primärwicklungen, die Phasenverschiebung der Erregungssignale übersteigen kann. Wie es noch näher beschrieben wird, werden beipielsweise zwei Erregungssignale mit einer gegenseitigen Phasen-/erschiebung von 90° benutzt, die entsprechende Primärwicklungen

rregen; die Phase des Ausgangssignals ist jedoch über eine volle 360° Periode veränderbar.

Der erfindungsgemäße LVPT wird nachfolgend so beschrieben, daß er nur zwei Primärwicklungen enthält, die durch um 90° phasenverschobene Erregungssignale gespeist werden, wobei diese Kombination die am wenigsten komplizierte Ausführungsform der Erfindung darstellt. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Erfindung auch mehr als zwei Primärwicklungen oder Erregungssignale verwenden cann, welche eine andere Phasenverschiebung als 90° aufweisen.

Der erfindungsgemäße LVPT enthält zwei in Segmente unterteilte und allgemein koaxiale Primärwicklungen, wobei jedes Primärwicklungssegment längs der LVPT-Achse angeordnet ist, um selektiv mit dem Kern gekoppelt zu werden, und zwar in Abhängigkeit von den Relativpositionen desselben. Jedes Segment enthält eine Vielzahl von sich um die Achse erstreckenden ümfangswindungen. Die Anzahl von Windungen in jedem Primärwicklungssegment und die Wickluhgsrichtung derselben werden in Übereinstimmung mit mathematischen Zwangsbedingungen bestimmt, um hierdurch das Ausgangssignal mit einer im wesentlichen konstanten Größe und einer relativ großen Phasenveränderung in Abhängigkeit von entsprechenden Wechselstrom-Erregungs Signalen sowie relativen Kernpositionen vorzusehen. Bei der bevor-

ügten Ausführungsform verändert sich die Anzahl von Windungen in den entsprechenden Segmenten gemäß einer Sinus-Funktion.

Der LVPT erfordert nur zwei Primärwicklungen und somit nur zwei Erregungssignale, so daß zum Erregen der Primärwicklungen eine relativ einfache Schaltungsanordnung benötigt wird. Da jedoch jede Primärwicklung viele Prxmärwicklungssegmente bzw. -abschnitte hat wodurch die Häufigkeit vergrößert wird, mit der die Fehlerfunktion des Systems theoretisch durch Null geht, ergibt sich ein großer Linearitätsgrad zwischen der Ausgangssignalphase und der Kernverlagerung. 90 9848/07SÖ -12-

Da die von dem LVPT gebildete Ausgangsinformation ein genaues Zeitbasissignal ist, kann diese Information direkt in analoger Form benutzt oder leicht zu einem zweckmäßigen digitalen Format demoduliert werden. Der erfindungsgemäße LVPT hat verschiedene Vorteile, beispielsweise ein relativ großes Verhältnis zwischen dem maximalen Kernhub und der gesamten Länge des LVPT, eine relativ große Linearität, eine relativ große Genauigkeit und zweckmäßige Eigenschaften hinsichtlich der Größe, des Gewichts, der Festigkeit, der Trennwirkung, des Betriebstemperaturbereichs usw. Die beiden Primärwicklungen des Wandlers sind in spezieller Weise gewickelt, und zwar entsprechend Sinus- und Kosinus-Funktionen, wobei die Primärwicklungen außerphasig erregt werden. Der Wandler enthält ferner eine Sekundärwicklung und einen Kern, der die Signale der Primärwicklungen kombiniert und das Ausgangssignal in der Sekundärwicklung entsprechend der Relativposition des Kerns zu den Primärwicklungen induziert.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispxels. Es zeigen: Figur 1 - in einer schematischen Schnittansicht einen Sinus-Kosi-

nus-LVPT nach der vorliegenden Erfindung, Figur 2 - in einem schematischen Schaltungsdiagramm eine Betriebsund Demodulator-Schaltungsanordnung für eine Verwendung in einem LVPT-System mit dem LVPT aus Figur 1 und Figur 3 - ein Vektordiagramm zum Darstellen der in dem LVPT auftretenden sowie um 90° phasenverschobenen Signale.

In Figur 1 ist ein linearvariabler Sinus-Kosinus Phasentransformator bzw. LVPT als Teil eines LVPT-Systems 2 allgemein mit der Hinweiszähl 1 bezeichnet. Das LVPT-System 2 enthält auch eine Treiberschaltung 3, eine Demodulatorschaltung 4 und eine Nutzschaltung 5. Der LVPT (linear variable phase transformer) 1 hat zwei Primärwicklungen 6, 7 und eine Sekundärwicklung 8, wobei jede Wicklung aus einer Mehrzahl von um einen unmagnetischen Spulenkörper 10 gewickelten Leitern besteht. Der Spulenkörper 10 erstreckt sich längs einer Achse 11 des LVPT 1, die bei der dargestellten Ausfüh-

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rungsform linear ist, wobei jedoch darauf hinzuweisen ist, daß die Achse gegebenenfalls auch nicht/linear, wie kreisförmig, sein kann. Innerhalb eines hohlen Innenraums 13 des Spulenkörpers befindet sich ein in bezug auf die Primärwicklungen und die Sekundärwicklung längs der Achse 11 beweglicher Kern 14. Eine mit diesem verbundene Stange 15 erstreckt sich über ein LVPT Gehäuse 16 hinausgehend, welches eine zylindrische Verkleidung 17 und Endplatten 18, 19 enthält, durch eine Öffnung 20 des Gehäuses 16, um mit einem äußeren Glied mechanisch verbunden zu werden, dessen Position von dem LVPT 1 zu erfassen ist. Der Spulenkörper 10 und das Gehäuse 16 können für eine körperliche bzw. physikalische Trennung der die Primärwicklungen und die Sekundärwicklung bildenden elektromagnetischen Spulen beispielsweise bezüglich der Temperatur, des Drucks, der Feuchtigkeit usw. sorgen.

Im Betrieb des LVPT 1 werden die Primärwicklungen 6, 7 von der Treiberschaltung 3 mit um 90° phasenverschobenen ErregungsSignalen erregt. Die angesteuerten Primärwicklungen erzeugen in dem Kern entsprechend unabhängige magnetische Flüsse'φ (aufgrund der A Primärwicklung 6) und'Φ_β (aufgrund der B Primärwicklung 7). Diese unabhängigen Flüsse werden in dem Kern 14 kombiniert, und der zusammengefaßte oder ausgangsseitige Fluß $_c in dem Kern führt dazu, daß in der Sekundärwicklung 8 ein Wechselstrom-Ausgangssignal induziert wird. Die Phase des Ausgangssignals in der Sekundärwicklung 8 hängt von der Phase des kombinierten Flusses in dem Kern 14 ab und verändert sich entsprechend der relativen Verlagerung χ des Kerns 14 in bezug auf die Primärwicklungen 6, 7. Bei der nachfolgenden Beschreibung wird angenommen, daß der Kern 14 durch die Stange 15 mit einem nicht dargestellten äußeren Glied mitbewegbar verbunden ist, während die übrigen Teile des LVPT 1 einschließlich der die Primärwicklungen und die Sekundärwicklung bildenden Spulen lagemäßig relativ fixiert sind; es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß es stattdessen möglich ist, den Kern stationär zu halten und die Spulen zu bewegen, so lange zwischen dem Kern und den Spulen eine Relatiwerlagerung erfolgt. Die Ausgangssignalphase bildet

ine analoge Anzeige der Kernverlagerung, und diese Phaseninformation kann in der Demodulatorschaltung 4 demoduliert werden, um

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eine digitale oder eine andere Ausgangsinformation vorzusehen, die in der Nutzschaltung 5 beispielsweise für Anzeige-, Regelungs oder ähnliche Zwecke leicht benutzt werden kann.

Bei der vorliegenden Erfindung ist es beabsichtigt, daß sich der Phasenwinkel φ des Flusses in den Kern 14 mit der Verlagerung χ linear verändert. Deshalb sollte die Ableitung dieses Phasenwinkels 0_c nach der Verlagerung x, das heißt die Änderung des Phasen winkeis in bezug auf die Verlagerung, konstant gehalten werden. Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß beabsichtigt, daß die Größe des Ausgangsflusses'i>_c in den Kern 14 und somit des in der Sekundärwicklung 8 induzierten Wechselstrom-Ausgangssignals konstant gehalten wird. Die folgende Analyse beschreibt das Aufsuchen zum Bewirken solcher Zwangsbedingungen zum Erzeugen des LVPT 1 nach der vorliegenden Erfindung.

Die graphische Darstellung aus Figur 3 zeigt die 90° Phasenverschiebung der durch die entsprechend erregten Primärwicklungen 6, 7 in den Kern 14 erzeugten Flüsse Φ_Α und φ_β, die als Vektoren dargestellt sind. Es ist auch der kombinierte Ausgangsfluß φ~ Vektor dargestellt, der sich durch die Wurzel der Summe der Quadrate der Flüsse'$_A und'φ_β ergibt, wie es bei einer derartigen Phasenverschiebung von 90° bekannt ist. Die Zwangsbedingungen des LVPT 1 sind dann dergestalt, daß die Größe des Ausgangsfluß $_c Vektors im wesentlichen konstant bleibt und daß sich sein Phasenwinkel im wesentlichen linear mit der relativen Kernverlagerung verändert.

Der in dem Kern 14 induzierte Ausgangsfluß f_c entspricht der Vektorsumme der von den A und B Primärwicklungen 6,7 unabhängig induzierten Flüsse Φ_Α und φ_β, wobei jeder unabhängige Fluß direkt proportional zu dem Stromfluß durch die entsprechende Primärwicklung und zu der Anzahl von Windungen der Primärwicklung ist, welche von dem Kern 14 wjrksam geschnitten werden bzw. hiermit elektromagnetisch gekoppelt sind oder hiervon 'gesehen¹ werden. Wenn angenommen wird, daß alle Primärwicklungen 6, 7 von entsprechenden «iechselstrom-Erregungssignalen I, und I_ß erregt werden, die gleiche maximale Amplituden I und eine Phasenverschiebung θ haben, wo-

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bei θ im vorliegenden Fall 90° entspricht, können die durch die jeweiligen Primärwicklungen fließenden Ströme als Funktion der Zeit wie folgt ausgedrückt werden:

1) I_A = I Sin (wt + |)

2) I_B = ¹I Sin (wt - |)

Diese Ausdrücke können unter Annahme der erwähnten Phasenverschiebung von 90° wie folgt reduziert bzw. vereinfacht werden:

3) I_A = I Sin wt = I 0°

4) I_B = I Cos wt = I 90°

Der letzte Teil der Ausdrücke 3 und 4 bezieht sich auf die zwei Ströme und ihre relativen Phasenwinkel.

Im Frequenzbereich kann der Phasenwinkel φ des Flusses in dem Kern 14 wie folgt mathematisch ausgedrückt werden:

^ΦΑ θ

5) <P_C = arc tan ^- tan |-

Hierbei sind$_Ä und'$_B entsprechend die unabhängigen Flüsse, die für eine gegebene Position χ des Kerns von den Primärwicklungen 6, 7 in dem Kern 14 induziert werden und an die Sekundärwicklung 8 angekoppelt sind, θ ist die Phasenverschiebung der beiden Flüsse oder der Erregurigssignale. In dem vorliegenden Fall haben die Erregurigssignale eine Phasenverschiebung von 90°, und der Tangens-Ausdruck aus Gleichung 5 wird zu 1. Die Ableitung von Gleichung 5 nach der Verlagerung χ wird im folgenden einer Konstanten K₁ gleichgesetzt:

^άφο d <*A

⁶⁾ "dir= dx" ^{arc tan} C ^{= K}1

Diese Konstante definiert die erwünschte Linearität-Zwangsbedingurig zum Sicherstellen einer linearen Beziehung zwischen dem Phasenwinkel Φ_ο und der Ver^a-aeruma X, - 16 -

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■- 16

Die Flüsse'φ, und φ_β haben mit den Amperewindungen der an den Kern angekoppelten entsprechenden Primärwicklungen einen Zusam menhang, wie er sich aus den folgenden Gleichungen ergibt:

= ^CIAⁿa

Hierin sind C eine Proportionalitätskonstante, I₇. der Absolutwert des Stroms I durch die Primärwicklung 6 bei einem Phasenwinkel von 0°, I_ß in ähnlicher Weise der Strom I durch die Primärwicklung 7 bei einem relativen Phasenwinkel von 90° und n. sowie n_n die entsprechende Anzahl von Windungen der Primärwicklungen 6, 7, die bei der Position χ relativ zu den Primärwicklungen mit dem Kern 14 gekoppelt sind.

Wenn die Werte der Gleichungen 7 und 8 in die Frequenzgleichung für den Fluß

Beziehungen:

für den Flußwinkel φ eingesetzt werden, ergeben sich folgende

CI_An_A
9a) φ = arc tan

^c "-¹B¹¹B

I 0°n
9b) ^ - arc tan ^_n

n_Ai

9c) φ = arc tan -^= tan 45°

ⁿB

Wegen der 90° Phasenverschiebung der Erregungssignale führt die letztgenannte Tangens-Funktion zu einem Aufheben der Phasenwinkel· verschiebung der beiden Erregungssignale und wegen des Ergebnisse: von 1 zu einem Herausfallen. Somit kann der Phasenwinkel φ als eine Arcustangens-Funktion der "gekoppelten¹ Windungen n,, n_ß wie folgt ausgedrückt werden:

ⁿA
9d) rf = arc tan —

^{C n}B

Die obige Linearitätsbeziehung der Gleichung 6 kann nunmehr wie folgt umgeschrieben werden:

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10) -j— arc tan -— = K₁

Da die in dem Kern induzierten unabhängigen Flüsse um 90° phasenverschoben sind, können sie nach dem Satz von Pythagoras zusammengefaßt werden, so daß im Frequenzbereich das Quadrat der absoluter Größe des Flusses' Φ_Α plus dem Quadrat der absoluten Größe des Flusses φ- dem Quadrat des Flusses φ_η in dem Kern entspricht, wie es in Figur 3 dargestellt ist. Um den Fluß φ.-, in dem Kern erfindungsgemäß konstant zu halten, beispielsweise auf einem Wert K₂, muß auch die Summe der Quadrate der Flüsse Φ_Α und" φ_β wie folgt konstant gehalten werden:

11) Φ_Α ² + Φ_Β ² = κ₂ ² = j_c ²

Bei/einer fortgesetzten Analyse im Frequenzbereich und bei gleichen sowie konstanten Größen I der Ströme I. und I_B kann die Gleichung 11 mit den Werten aus den Gleichungen 7 und 8 wie folgt umgeschrieben werden:

2 0 0 0 0 0 0
... , - Tn 4- P T τι — Tf

ι δ. ) K- J. n- +V-X η-,, — λ«

Durch Umordnen der nicht von der Verlagerung χ abhängigen konstanten Teile der Gleichung 12 kann die folgende Konstantgrößen-Zwangsbeziehung für den LVPT 1 abgeleitet werden:

0 0 0 0

13) n_A + n_B - -2-2 - K₃

Hierin ist K, eine Konstante, so lange die Stromamplitude I konstant gehalten wird.

Es wurde festgestellt, daß ein Satz von beiden Gleichungen 10 und 13 genügenden Lösungen in folgender Abhängigkeit der Variablen n_ und n_B von der Verlagerung χ besteht:

14) η = Έ sin φ (χ)

15) n„ = N cos φ (χ)

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Hierbei sind N eine beliebige Zahl und φ (χ) der erwartete Phasenwinkel des von den entsprechenden Primärwicklungen in dem Kern individuell induzierten Flusses als Funktion der Kernposition χ in bezug auf die Primärwicklungen. Diese Lösung macht es erforderlich, daß die Windungen der Primärwicklungen 6, 7 vorzugsweise die gesamte Länge Y des LVPT 1 überlappen, wobei es sich um einen Zustand handelt, der bei den bisherigen LVPT-Gliedern zum Vereinfachen des Wicklungsvorgangs vermieden wurde.

Eine praktische Anwendung der in den Gleichungen 14 und 15 definierten Sinus-Kosinus-Verteilung von Primärwicklungen besteht in einer Quantisierung der Verteilung von Windungen über die Gesamtlänge Y des LVPT 1. Die Gesamtlänge Y, bei der es sich um die Länge des Spulenkörpers 10 handelt, über die die Primärwicklungen 6, 7 und die Sekundärwicklung 8 verteilt sind, gleicht der Hublänge L, über die der Kern 14 bewegbar ist, plus der Kernlänge C, plus der axialen Länge von noch näher zu beschreibenden Abschnitten F.. und F2 der Primärwicklungen 6, 7, die als Antirandeffekt-Primärwicklungen (anti-fringing primaries) benutzt werden (wie es beispielsweise'in der US-Patentanmeldung Ser.No. 847 938 beschrieben ist). Die Antirandeffekt-Primärwicklungen sorgen für ein Kompensieren des Rand- bzw. Franseneffekts an den Enden des LVPT 1, um Nichtlinearitäten infolge eines Verlustes bzw. Abfalls des magnetischen Signals an diesen Enden zu unterbinden. Deshalb wird der Kern 14 gewöhnlich daran gehindert, sich in eine direkte Wirkungsausrichtung bzw. einen Wirkungseingriff mit den Antirandeffekt-Primärwicklungsabschnitten F.. und F_? zu bewegen, so daß die wirksame Gesamtlänge T des LVPT 1, über die sich der Kern bewegt, der Hublänge L plus der Kernlänge C entspricht.

Zum Quantisieren der Verteilung von Windungen über die Länge des LVPT kann dieser für eine Hublänge L in M gleiche Abschnitte unterteilt werden. Wenn dann die Phase bei einer Verlagerung bzw. Verschiebung L um beispielsweise 360° zu verändern ist, wobei auch irgendeine andere Phasenänderung ausgewählt werden kann, dann muß sich bei einer ändernden Verlagerung von L/M die Phase des AusgangesignaIs um 360° geteilt durch M verändern. Darüber

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hinaus kann die Kernlänge C in irgendeinem praktischen Ausmaß gewählt werden. Beispielsweise sollte die Kernlänge ausreichend lang sein, um eine wirksame Länge sicherzustellen, die größer als die axiale Länge irgendeines Primärwicklungsabschnitts ist, oder für das Kombinieren von mehreren Flüssen in dem Kern langer sein. Dieser sollte ferner ausreichend kurz sein, so daß ein relativ wirksames Verhältnis der Kernlänge zur Hublänge erzielt wird.

Eine beispielhafte Ausfuhrungsform, nämlich die im Augenblick beste Art, eines LVPT 1 ist in Figur 1 dargestellt. Diese Ausführurigsfprm wird den vorstehenden Zwangsbedingungen und den nunmehr zu beschreibenden Annahmen gerecht. Es ist jedoch festzustellen, daß die vorliegende Beschreibung nur beispielhaft ist und daß auchjandere Windungsverteilungen bei einem LVPT nach der vorliegenden Erfindung benutzt werden können.

Für das Ausführungsbeispiel wird eine gesamte Phasenveränderung des Ausgangssignals von 360° für eine Veränderung bzw. Bewegung über die Gesamthublänge L gewählt. Die Zahl von Abschnitten M, in die jede Primärwicklung zum Erzielen der Gesamtphasenveränderung unterteilt wird, wird zu 24 gewählt. Dementsprechend beträgt für jede Zusatz- bzw. Stufenposition L/M des Kerns die Phasenänderung etwa 15°. Die Kernlänge wird so gewählt, daß sie einem Viertel der Hublänge, also L/4, entspricht.

Um eine solche Quantisierungstechnik zum Bestimmen der Anzahl von Windungen in jedem der vierundzwanzig Abschnitte oder Segmente A.. bis A„. der A Primärwicklung 6 anzuwenden, kann mit dem rechtssei tigen Ende der gesamten wirksamen Länge T der Primärwicklung 6 be ginnend die Verteilung oder Anzahl von Windungen an jedem Abschnitt der Spule 6 durch die folgende Serie bzw. Reihe ausgedrückt werden:

^NA ' ^NA ' ^NA ' ^NA ' ··· ^NA ' ^N A A A A A

Diese Serie wiederholt sich nacheinander für die Abschnitte A1' bis A6', die die Kernlänge C kompensieren bzw. ausgleichen oder anpassen, und für die Abschnitte A7' bis A9' sowie A22' bis A24',

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wobei es sich um die Antirandeffekt-Primärwicklungsabschnitte F„ und F. handelt.

Es ist selbstverständlich bekannt, daß die Sinus-Funktion (Gleichung 14) symmetrisch um ihr Maximum und um ihren Nulldurchgangspunkt ist, wobei am Nulldurchgang ein Vorzeichenwechsel auftritt. Dementsprechend kann angenommen werden, daß die von den verschiedenen Abschnitten der Primärwicklung 6 gebildete sinusförmige Verteilung von Windungen symmetrisch und sich wiederholend ist. Beispielsweise ist die Verteilung symmetrisch um die Abschnitte mit der maximalen Anzahl von Windungen in jedem Abschnitt und symmetrisch mit einem Vorzeichenwechsel um die Abschnitte mit einer minimalen Anzahl von Windungen in jedem Abschnitt. Wenn eine solche Symmetrie und ferner auch angenommen wird, daß der Nettoeinfluß der ersten sechs Abschnitte A. bis Ag der Primärwicklung 6 auf das Ausgangssignal bei einer Ausrichtung des Kerns 14 mit diesen Abschnitten zu einem Erzeugen eines Null-Ausgangssignals führt, wobei Sinus 0° gleich Null ist, kann die Symmetrie von Windungen in den ersten sechs Abschnitten A₁ bis A, der Primärwicklung 6 gemäß der Darstellung in Figur 1 durch die folgenden Identitäten beschrieben werden, in denen die Indizes A aus Einfachheitsgründen entfallen sind: Ng = -N₁; N₅ = -N₂ und N₄ = -N₃.

In ähnlicher Weise können eine Symmetrie um die Abschnitte A„ und A_1n, eine maximale Anzahl von Windungen Ng und N₁Q sowie ein fehlender Vorzeichen- oder Polaritätswechsel an diesen Abschnitten angenommen werden, da sie von den Abschnitten A₃ und A. einen Abstand von einem Viertel der Hublänge L haben. Auch führt der Nettoeinfluß der Abschnitte Ay bis A₁₂ auf das Ausgangssignal bei einer Ausrichtung des Kerns 14 mit diesen Abschnitten zu einem maximalen Ausgangssignal, wobei Sinus 90° einem Maximum, nämlich 1, entspricht. Deshalb kann die Beziehung der Anzahlen von Windungen in den Abschnitten A₇ bis A₁₂ wie folgt beschrieben werden: N₇ = N₁₂; N₈ = N₁₁ und N_g = N., _Q.

Ferner ist festzustellen, daß eine Verlagerung längs des LVPT 1

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um eine Distanz L/2, also um eine halbe Hublänge, von den zuerst erwähnten Abschnitten A₁ bis Ag zu den Abschnitten A₁₃ bis A₁₈ zu einer Symmetrie um die Abschnitte A₁₅ sowie A₁g und derselben Anzahl von Windungen pro Abschnitt führt, jedoch mit umgekehrter Phase bzw. umgekehrtem Vorzeichen oder umgekehrter Polarität in bezug auf die zuerst erwähnten Abschnitte. Somit ergibt sich folgende Beziehung:

17)

='N₅ = -

Ähnliche Gleichheiten bezüglich der Anzahl von Windungen in den Abschnitten A₁„ bis A₃₄ gegenüber den anderen Abschnitten können ebenfalls wie folgt definiert werden:

18)	^N7	^{= N}1	2	- "N₁₉	⁼ '-^N24
	^N8	= N₁	1	⁼ -^N20	⁼ -^N23
	N₉	= '^N1	O	= -N₂₁	= -N₂₂

Somit ist es ersichtlich, daß das gesamte Wicklungsmuster n, der obigen Gleichung 14 für die Abschnitte der Primärwicklung 6 nur sechs verschiedene Windungszahlen und für einige der Abschnitte entsprechende Anschlüsse entgegengesetzter Polarität benutzt, um die erwünschten Phasen-, Polaritäts- oder Vorzeichenverhältnisse zu erzielen. Beispielsweise entspricht die Anzahl der Windungen in dem Primärwicklungsabschnitt A₄ der Zahl N₄, während die Anzahl von Windungen in dem Primärwicklungsabschnitt A₃ der Windungszahl N-. entspricht. Die Zahlen N. und N-, sind gleich, und das Minus-Vorzeichen in der Gleichung bzw. Matrix 17 zeigt an, daß die Polarität der elektrischen Anschlüsse zum Abschnitt A_ entgegengesetzt zu derjenigen der Anschlüsse zum Abschnitt A₄ usw. ist.

Es sei angenommen, daß das von der ersten Gruppe 30 von Abschnitten A₁ bis Ag der Primärwicklung 6 in der Sekundärwicklung induzierte Ausgangssignal bei einer hiermit wirksam erfolgten Ausrich-

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tung des Kerns 14 Null beträgt und daß dann, wenn sich der Kern 14 inkrementell durch den primären Abschnitt in Figur 1 nach links bewegt, beispielsweise bis zu einer Ausrichtung mit den primären Abschnitten A₂ bis Ay, dann mit den Abschnitten A₃ bis Ag, usw., sich die Phase des Ausgangssignals infolge der erregten Primärwicklung 6 um Inkremente von 15°, usw., ändert. Der Ausdruck 14 kann dann in üblicher Weise in Form von sechs separaten Gleichungen mit sechs Unbekannten geschrieben werden. Beispielsweise würde die zweite Gleichung wie folgt lauten: N₂ +N-. + ... +Ny = N sin 15°. Diese Gleichungen können auch in herkömmlicher Weise in Verbindung mit den obigen Gleichheitsmatrix-Ausdrücken 17, 18 gelöst werden, um die Anzahl von Windungen in den entsprechenden Abschnitten der Primärwicklung 6 zu bestimmen. Während die Lösungen dieser Gleichungen Bruchzahlen enthalten können, lassen sich diese Werte in üblicher Weise abrunden. Wenn somit die Zahl N der Gleichung 14 beispielsweise zu 667 gewählt wird, können die genannten Gleichungen gelöst und mit folgendem Ergebnis abgerundet werden: N₄ = 16 Windungen; N₅ = '47 Windungen; N₆ = 75 Windungen; N₇ = 98 Windungen; N„ =114 Windungen; Ν~ = 122 Windungen.

Aus diesen Werten können die Matrizes 17, 18 vervollständigt werden, um die erwünschte Anzahl von Windungen in jedem Abschnitt A₁ bis A₂^ der A Primärwicklung 6 anzuzeigen. Die mit Apostroph versehenen Abschnitte A.' bis A ' und A₃₃' bis A₃₄' haben dieselben Windungszahlen und elektrischen Anschlüsse wie die entsprechenden Abschnitte ohne Apostroph. Es ist festzustellen, daß sich ein solches Muster oder Feld von Abschnitten wiederholen könnte, was von der Länge des LVPT 1 und der Art des erwünschten Ausgangssignals abhängt.

Die Windungsverteilurg in den Abschnitten B.. bis B₃₄ und in den mit Apostroph versehe .ien entsprechenden Wiederholungsabschnitten der B Primärwicklung 7 weist eine wirksame Verschiebung oder Verlagerung von 90°, also L/4, gegenüber der Verteilung in der A Primärwicklung 6 auf, da diese Abschnitte der Kosinus-Funktion aus Gleichung 15 genügen. Somit entsprechen die Anzahl von Windun-

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gen und die Polarität ihrer Anschlüsse in den Abschnitten B₁ und

₂ der B Primärwicklung 7 denjenigen Größen der primären Abschnitte A^ und Aq, usw. Deshalb stimmt die Windungsverteilung der B Primärwicklung 7 mit derjenigen der A Primärwicklung 6 überein, jedoch mit dem Unterschied, daß die quantisierten Abschnitte dieser Primärwicklungen um 90° verschoben sind, das heißt um ein Viertel der gesamten Phasenveränderung, die über die Hublänge des LVPT 1 auftreten soll.

Bei der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform des LVPT 1 hat jeder der Sekundärwicklungsabschnitte 31 jeweils 50 allgemein gleichförmig verteilte Windungen. Die nachfolgende Tabelle 1 beinhaltet die Windungszahlen und die Polarität der elektrischen Anschlüsse für jeden der Abschnitte der A Primärwicklung 6 und der B Primärwicklung 7 aus Figur 1. Vorzugsweise sind die entsprechenden Abschnitte der Primärwicklung 6 in Reihe geschaltet, wobei die negativen Vorzeichen an bestimmten Abschnitten bedeuten, daß der Strom in einer gegenüber den anderen Abschnitten relativ entgegengesetzten Richtung fließt. Die Abschnitte der Primärwicklung 7 sind ebenfalls in ähnlicher Weise in Reihe geschaltet, und die Primärwicklungen werden von der Treiberschaltung 3 um 90° phasenverschoben erregt.

Tabelle 1

Hinweis: Windungen pro Abschnitt ('-' bedeutet umgekehrte Richtung) ; jeder Sekundärwicklungsabschnitt enthält 50 Windungen.

Primärwicklung A

^A22'	N₂₂	-122
^A23^f	^N23	-114
^A24*	N₂₄	- 98
^A1	^N1	- 75
A₂	^N2	- 47
^A3	^N3	- 16
A₄	^N4	16

Primärwicklung B	'^N4	16
^N22	-N₅-	47
^B23	'^N6	75
^B24	N₇	98
^B1	^N8	114
^B2	^N9	122
^B3	^N10	122
^B4

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	N₅	- 24 -	47	B₅ N₁₁	2920621
^A5	^N6	75	^B6 ^Ni2	114
^A6	N₇	98	^B7 ^Ni3	98
^A7	N₈	114	^B8 ^Ni4	₇5
^A8	Ng	122	B₉ N₁₅	4₇
^A9	^N10	122	^B10 N₁₆	16
^A10	N₁₁	114	B₁₁ N₁₇	- 16
A_n	^N12	98	^B12 ^Wi8	- 4₇
^A12	^N13	75	^B13 ^Nig	- "75
^A13	^N14	47	^B14 N₂₀	- 98
^A14	^N15	16	^B15 N₂₁	-114
^A15	^N16	- 16	^B16 N₂₂	-122
^A16	N₁₇	- 47	^B17 N₂₃	-122
A₁₇	^N18	- 75	^B18 N₂₄	-114
^A18	^N19	- 98	B₁₉ N₁	- 98
^A19	N₂O	-114	^B ₂0 N₂	- ₇5
^A20	N₂1	-122	B₂₁ N₃	- 47
^A21	^N22	-122	^B22 N₄	- 16
^A22	^N23	-114	^B23 N₅	16
^A23	^N24	- 98	^B24 ^N6	47
^A24	N₁	- 75	B₁' N₇	75
V	^N2	- 47	V N₈	98
V	N₃	- 16	V N₉	114
V	^N4	16	V ^Nio	122
V	N₅	47	V N₁₁	122
V	N₆	75	V N₁₂	114
V	N₇	98	V N₁₃	98
V	N₈	114	^B8' ^Ni4	75
V	Ng	122	V N₁₅	47
Ag'		16 - 25 -

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Gemäß Figur 2 bildet ein Taktoszillator 40 ein Taktimpuls-Eingangssignal für einen Wechselstromerregung-Signalgenerator 41. Dieser enthält einen Wechselstrom-Frequenzgenerator 42, der ein Rechteckwellensignal mit einer Frequenz erzeugt, welche von derjenigen des Taktimpulssignals abhängt. Der Signalgenerator 41 enthält ferner einen Phasenspalter 43, der das Rechteckwellensignal in zwei Wechselstromerregungssignale an Leitungen 44, 45 aufteilt, wobei diese Signale um 90° phasenverschoben sind. Der Phasenspalter 43 liefert auch ein Referenzsignal über eine Leitung 46 zu dem Demodulator 4, wobei dieses Referenzsignal dieselbe Frequenz wie die Signale an den Leitungen 44 und 45 hat. Ein Signalformer 47 wandelt die Signale an den Leitungen 44 und 45 zu herkömmlichen sinusförmigen Signalen um, die als entsprechende Wechselstromerregungssignale über Leitungen 48, 49 zu den Primärwicklungen 6, 7 des LVPT 1 gelangen. Der Phasenspalter 43 kann beispielsweise eine digitale Phasenspaltung-Schaltungsanordnung enthalten, wie eine Vielzahl von Flipflops oder dergleichen. An den entgegengesetzten Enden der Primärwicklungen 6,7 befindet sich ein Masseanschluß 50.

Während des Betriebes des LVPT-Systems 2 mit dem so erregten LVPT 1 werden die in dem Kern 14 von den entsprechenden Abschnitten der Primärwicklungen 6, 7, mit denen der Kern ausgerichtet ist bzw. dessen Windungen von dem Kern geschnitten werden, erzeugten unabhängigen magnetischen Flüsse in dem Kern kombiniert bzw. zusammengefaßt, um einen Ausgangsfluß zu erzeugen. Die Phase des Ausgangsflusses hängt von der Anzahl der von dem Kern geschnittenen Windungen der Primärwicklungen und der Polarität der Anschlüsse der von dem Kern geschnittenen Primärwicklungsabschnitte ab. Ein solcher Ausgangsiluß induziert in der Sekundärwicklung 18 ein Wechselstrom-Ausgangssignal, dessen Phase direkt derjenigen des Ausgangsflusses entspricht und somit für die Relativposition des Kerns in bezug auf die Primärwicklungen 6, 7 bezeichnend ist. Da die Sekundärwicklung 18 vorzugsweise gleichförmig gewickelt ist, beeinflußt gewöhnlich die Position des Kerns in bezug auf die Sekundärwicklung nicht das Ausgangssignal.

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Während eines solchen Betriebes des LVPT 1 stellt die Distanz zwi sehen den relativ abgelegenen bzw. äußeren Rändern der Primärwick lungsabschnitte A. und A_' oder B. und B₃' die meßbare Hublänge L des LVPT dar. Die von den Primärwicklungsabschnitten A₁, A₂, A-., ^A4' ' ^A5' ^unc^ ^A6 ' ^sow;'-^e ^^en entsprechenden B Primärwicklungsabschnitten eingenommene zusätzliche axiale Längserstreckung, mit der der Kern 14 ausgerichtet werden kann, sorgt für ein Kompensie ren bzw. Ausgleichen der Kernlänge. Darüber hinaus bildet die wei tere axiale Längserstreckung des LVPT 1 im Bereich der Primärwick· lungsabschnitte A₃₃ ¹, A₃₃', A₃₄ ¹, A₇ ¹, Ag¹ und A₉ ¹ und der entsprechenden B Primärwicklungsabschnitte, mit denen der Kern 14 durch nicht dargestellte, herkömmliche Mittel gewöhnlich nicht ausgerichtet wird, eine Antirandeffekt-Funktion zum Vermeiden von Nichtlinearitäten im Ausgangssignal infolge eines Flußverlustes an den Enden des LVPT, wenn sich der Kern den Hubenden annähert. Jedoch sind alle Abschnitte der A und B Primärwicklungen 6 und 7 in der oben beschriebenen Weise miteinander in Reihe geschaltet, um zwei verschiedene, vollständig durchgehende Primärwicklungen zu bilden.

Das Wechselstrom-Ausgangssignal von der Sekundärwicklung gelangt über eine Leitung 51 zu einem Signalformer 52 in dem Demodulator. Der Signalformer kann beispielsweise ein Rechteckumformer sein und ein phasenmoduliertes Rechteckwellensignal einem digitalen Phasendetektor 53 zuleiten. Dieser vergleicht die Phase des Rechteckwellensignals von dem Signalformer 52 mit derjenigen des Referenzsignals an der Leitung 46, um an einer Leitung 54 eine der Phasendifferenz entsprechende Anzahl von Impulsen von dem Taktoszillator 40 abzugeben. Diese serielle Digitalinformation wird /on einem Serien/Parallel-Umsetzer 55 in eine parallele Digitalinformation umgewandelt, die von einer externen Anlage benutzt werden kann, die zum Steuern bzw. Regeln des an den LVPT angekoppelten äußeren Gliedes rückgeführt werden kann usw. Eine solche ichaltungsanordnung ist detaillierter in der oben beschriebenen US-Patentanmeldung mit der Endnummer 654 beschrieben. Die Phasendifferenz oder Phasengröße und die hiervon abgeleitete digitale Information stellen die Position des Kerns in bezug auf die Primärwicklungen dar. - 27 -

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Der Grad der Phasennichtlinearität des Ausgangssignals in bezug auf die Verlagerung steht in einer inversen Beziehung zu der Anzahl der Nulldurchgänge der Fehlerfunktion der theoretischen Phase des LVPT-Systems. Im Fall des oben beschriebenen Beispiels hat die Phase des Ausgangssignals an 24 Positionen längs der Hublänge L eine Nullabweichung von der theoretischen Phase, nämlich dann, wenn der Kern vollständig mit irgendwelchen sechs angrenzenden Abschnitten der Primärwicklungen ausgerichtet ist, wie mit den Abschnitten A_{1 3} bis A₁ „ der Primärwicklung 6 und B₁., bis B₁ „ der Primärwicklung 7, wie es in Figur 1 dargestellt ist. Die theoretische Fehlerumhüllende bzw. -grenze der Ausgangsphase beträgt dann etwa - 0,018 %, wobei diese Fehlerfunktion eine Verbesserung oder Reduzierung um etwa eine volle Größenordnung gegenüber früheren LVPT-Systemen bedeutet, bei denen etwa 2 bis etwa 6 Primärwicklungen und in einigen Fällen mehr als zwei Erregungsphasen benutzt werden.

Ferner wurde festgestellt, daß sich die Größe der Ausgangsspannung in dem oben beschriebenen beispielhaften LVPT 1 während des Hubes um weniger als etwa - 1 % ändert, im Vergleich bis zu einer Abweichung von etwa 30 % bei bekannten LVPT-Systemen, wie demjenigen aus der US-Patentanmeldung mit der Endnummer 654. Darüber hinaus werden die Fehlerfunktion und die Spannungsabweichung noch weiter reduziert, wenn die oben beschriebene Quantisxerungszahl M vergrößert wird. Die Größe des Ausgangssignals kann dann benutzt werden, um den Betriebszustand des LVPT-Systems 2 anzuzeigen, wobei eine weitgehende Abweichung dieser Größe von dem erwarteten Pegel einen Fehlerzustand anzeigt.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

.) Linearvariabler Phasenwandler zum Umsetzen einer Verlagerungs- ·- in eine Phasengröße, gekennzeichnet durch mehrere Primärwicklungsmittel (6, 7) zum Erzeugen von sich verändernden Magnetflüssen in Abhängigkeit von einer Wechselstromerregung, durch Kombinationsmittel (14) zum Erzeugen eines Ausgangsflusses mit einer Phasenlage, die von den Relativpositionen der Kombinationsmittel (14) und der Primärwicklungsmittel (6, 7) abhängt, wobei zumindest eines der Kombinationsmittel (14) und der Primärwicklungsmittel (6, 7) in bezug auf das jeweils andere Mittel bewegbar ist, und durch Ausgangsmittel (8) zum Erzeugen eines elektrischen Wechselstrom-Ausgangssignals mit einer im wesentlichen konstanten Größe und einer der Phase des Ausgangsflusses entsprechenden Phasenlage.
2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Primärwicklungsmittel (6, 7) mehrere axial, versetzte, koaxiale Segmente (A, B) enthält.
3. Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (A) eines Primärwicklurigsmittels (6) entsprechende Segmente (B) eines zweiten Primärwicklurigsmittels (7) überdecken bzw. überlappen.
4. Wandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segment (A, B) eine Vielzahl, von elektrisch durchgehenden, die Achse (11) des Wandlers (1) umgebenden Windungen enthält.
5. Wandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Seg-

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mente (A) des einen Primärwicklungsmittels (6) elektrisch in Reihe geschaltet und alle Segmente (B) des zweiten Primärwick lungsmittels (7) elektrisch in Reihe geschaltet sind.
6. Wandler nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Leistungsversorgungsmittel (3) zum Liefern von Wechselstrom-Erregungssignalen zu den Primärwicklungsmitteln (6, 7) zum Erregen derselben.
7. Wandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsversorgungsmittel (3) Mittel zum Zuführen eines ersten Wechselstrom-Erregungssignals zu dem einen Primärwicklungsmittel (6) und eines zweiten Wechselstrom-Erregungssignals zu den zweiten Primärwicklungsmitteln (7) enthält, wobei das zweite Wechselstrom-Erregungssignal in bezug auf das erste Wechselstrom-Erregungssignal um 90 Grad phasenverschoben ist.
8. Wandler insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anzahl von Windungen in entsprechenden Segmenten (A, B) längs der Achse (11) des Wandlers (1) entsprechend einer Sinu'sfunktion der Relativposition längs der Achse verändert .
9. Wandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anzahl von Windungen in entsprechenden Segmenten (A) der ersten Primärwicklungsmittel (6) entsprechend einer Sinusfunktion der Relativposition längs der Achse (11) verändert und daß sich die Anzahl von Windungen in entsprechenden Segmenten (B) der zweiten Primärwicklungsmittel (7) entsprechend einer Kosinusfunktion der Relativposition längs der Achse (11) verändert .
IO. Wandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem entsprechenden Primärwicklungsmittel (6, 7) für diejenigen Segmente (A, B), für die die entsprechende Sinus- oder Kosinus-Funktion von einer Polarität ist, diese Segmente in dem entsprechenden Primärwicklungsmittel (6, 7) elektrisch in einer ersten Polaritätsbeziehung angeschlossen sind, um ent-

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sprechende elektromagnetische Felder zu erzeugen, die in Phase sind, und daß in jedem entsprechenden Primärwicklungsmittel (6, 7) für die Segmente (A, B), für die die entsprechende Sinus- oder Kosinus-Funktion von der entgegengesetzten Polarität ist, diese Segmente (A, B) in den entsprechenden Primärwicklungsmitteln (6, 7) elektrisch in einer entgegengesetzten Polaritätsbeziehung angeschlossen sind, um entsprechende elektromagnetische Felder zu erzeugen, die miteinander in Phase sind und aber eine entgegengesetzte Phasenpolarität zu den erstgenannten elektromagnetischen Feldern haben.
11. Wandler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Achse (11) aufweist, daß jedes Primärwicklungsmittel (6, 7) eine Vielzahl von ümfangswindungen enthält, die längs der Achse (11) entsprechend einer Sinus-Funktion der Position längs der Achse (11) verteilt sind, und daß die Primärwicklungsmittel (6, 7) koaxial sowie überlappend angeordnet sind.
12. Wandler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsmittel (8) eine Sekundärwicklung mit einer Vielzahl von Umfangswindungen aufweisen, die längs der Achse (11) zu den Primärwicklungsmitteln (6, 7) in paralleler, koaxialer und über die Länge der Primärwicklungsmittel verlaufender Beziehung verteilt sind.
13. Wandler nach einem der Ansprüche 1-12, insbesondere nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Primärwicklungsmittel (6) längs der Achse (11) entsprechend einer Sinus-Funktion verteilt ist, während ein anderes der Primärwicklungs-■ mittel (7) längs der Achse (11) entsprechend einer Kosinus-Funktion verteilt ist.
14. Wandler nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Leistungsversorgungsmittel (3) zum Bilden einer Wechselstromerregung der Primärwicklungsmittel (6, 7) mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung von 90 Grad.

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15. Wandler nach einem der Ansprüche 1-14, insbesondere nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsmittel (8) eine Sekundärwicklung mit einer Vielzahl von Umfangswindungen aufweisen, die längs der Achse (11) zu den Primärwicklungsmit teln (6, 7) in paralleler, koaxialer und über die Länge der Primärwicklungsmittel verlaufender Beziehung gleichförmig ver teilt sind.
16. Wandler nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet daß die Kombinationsmittel (14) einen zu den Primärwicklungsmitteln (6, 7) relativ bewegbaren, magnetisch permeablen Kern aufweisen.
17. Wandler nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern

(14) eine axiale Länge hat, die zumindest gleich der axialen Länge des längsten Segments (A, B) ist.
18. Wandler nach einem der Ansprüche 1-17, gekennzeichnet durch eine langgestreckte Achse (11) und ferner dadurch, daß jedes Primärwicklungsmittel (6, 7) mehrere Umfangswindungen enthält, die über die axiale LängserStreckung der Achse (11) entsprechend einer Sinus-Funktion der Position verteilt sind, daß ferner ein hohler innerer Durchgang (13) von den Primärwicklungsmitteln (6, 7) umgeben ist und daß die Kombinationsmittel (14) einen magnetisch permeablen Kern aufweisen, der in dem Innenraum längs der Achse (11) relativ bewegbar ist.
19. Wandler nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklungsmittel (6, 7) zwei sich in gegenseitig überlappender Beziehung über die Länge der Achse (11) erstreckende Primärwicklungen aufweisen und daß die Ausgangsmittel (8) eine Sekundärwicklung mit einer Vielzahl von Umfangswindungen enthalten, die über die Länge der Primärwicklungsmittel (6, 7) verlaufend gleichförmig längs der Achse (11) verteilt sind.
20. Wandler nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß alle Windungen eines jeden Primärwicklungsmittels (6, 7) elektrisch

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in Reihe geschaltet sind und daß in jedem der Primärwicklungsmittel (6, 7) entsprechend der jeweiligen Sinus-Punktion einige der Windungen zum Leiten von Strom in einer Richtung um die Achse (11) angeschlossen sind, während andere Windungen zum Leiten von Strom in einer entgegengesetzten Richtung um die Achse (11) angeschlossen sind.
21. Wandler nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch Leistungsversorgungsmittel (3) zum Erregen der Primärwicklungsmittel (6, 7) mit Wechselstrom-Erregungssignalen gleicher Größe und einer gegenseitigen Phasenverschiebung von 90 Grad.
22. Wandler nach einem der Ansprüche 1-21, insbesondere nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt (F.., F₂) eines jeden Primärwicklungsmittels (6, 7) an jedem Ende der Achse (11) Antirandeffekt-Primärwicklungsmittel zum Kompensieren des Fransen- bzw. Randeffekts aufweist und daß der Kern

(14) daran gehindert ist, sich bis zu einer Ausrichtung mit den Antirandeffekt-Primärwicklungsmitteln zu bewegen.
23. Wandler nach einem der Ansprüche 1-22, ferner gekennzeichnet durch Treiberschaltungsmittel· (3) zum Abgeben entsprechender Wechsel·strom-Erregungssignale an die Primärwicklungsmittel (6, 7), wobei die Ausgangsmittel (8) eine sich über die Länge der Primärwicklungsmittel (6, 7) erstreckende Sekundärwicklung enthalten, in der das elektrische Wechselstrom-Ausgangssignal durch die Kombinationsmittel (14) als ein Analogsignal· induziert wird, und durch Demodulatormittel (4) zum Umsetzen des Analogsigrais in eine Digitaiinformation, die für die Reiativpositionen der Primärwickiungen (6, 7) und der Kombinationsmittel (14) bezeichnend ist.
24. Wandler insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-23, gekennzeichnet durch mehrere unterteilte und allgemein koaxiale Primärwicklungsmittel· (6, 7) zum Erzeugen von magnetischen WechseiOussen in Abhängigkeit von einer Wechseistromerregung, durch Kombinationsmittel· (14) zum Erzeugen eines

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Ausgangsflusses mit einer von den Relativpositionen der Kombi nationsmittel (14) sowie der Primärwicklungsmittel (6, 7) abhängigen Phase, wobei zumindest eines der Kombinationsmittel

(14) sowie der Primärwicklungsmittel (6, 7) zu dem jeweils anderen Mittel relativ bewegbar ist, und durch Ausgangsmittel

(8) zum Erzeugen eines elektrischen Wechselstrom-Ausgangssignals mit einer der Phase des Ausgangsflusses entsprechenden Phasenlage.
25. Wandler insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-24, gekennzeichnet durch mehrere Primärwicklungsmittel (6, 7) zum Erzeugen von magnetischen Wechselflüssen in Abhängigkeit von Wechselstrom-Erregungssignalen mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung, durch Kombinationsmittel (14) zum Erzeugen eines Ausgangsflusses mit einer von den Relativpositionen der Kombinationsmittel (14) sowie der Primärwicklungsmittel (6, 7) abhängigen Phasenlage, wobei zumindest eines der Kombinationsmittel (14) und der Primärwicklungsmittel (6, 7) in bezug auf das jeweils andere Mittel relativ bewegbar ist und wobei die maximale Veränderung der Phase des Ausgangsflusses in bezug auf die maximale Verlagerung der Kombinationsmittel (14) sowie der Primärwicklungsmittel (6, 7) größer als die Phasenverschiebung der Erregungssignale ist, und durch Ausgangsmittel (8) zum Erzeugen eines elektrischen Wechselstrom-Ausgangssignals mit einer der Phase des Ausgangsflusses entsprechenden Phasenlage.

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