DE3027255A1 - EVALUATION FOR SHORT CIRCUIT RINGS - Google Patents
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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
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Description
R. β 42 4R. β 42 4
3.7.1980 Lr/Hra3.7.1980 Lr / Hra
ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1
Die Erfindung betrifft eine Auswerteschaltung für einen Halbdifferential-Kurzschlußring-Geber j der eine Meß-Spule mit einer in Abhängigkeit von der Stellung des Kurzschlußringes veränderbaren Induktivität sowie eine Vergleichs-Spule mit unabhängiger (Vergleichs-) Induktivität hat.The invention relates to an evaluation circuit for a half-differential short-circuit ring transmitter j of a measuring coil with an inductance that can be changed depending on the position of the short-circuit ring and a comparison coil with independent (comparison) inductance.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst einfache Schaltung anzugeben, mit der die Auswertung der Induktivität eines Weggebers der obengenannten Art unter möglichst weitgehender Elimination störender Eigenschaften des Magnetkerns, wie zum Beispiel der Temperaturabhängigkeit der Permeabilität erfolgen kann. Die Auswertung soll zu einer Ausgangsspannung führen, welche in weiten Grenzen proportional zu dem Verhältnis der Meß-Induktivität zur Vergleichs-Induktivität ist. Zur Lösung dieser Aufgabe sind die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen vorgesehen.The invention is based on the object of specifying a circuit that is as simple as possible with which the evaluation of the Inductance of a displacement encoder of the type mentioned above with the greatest possible elimination of interfering properties of the magnetic core, such as the temperature dependency of the permeability, for example. The evaluation should lead to an output voltage which is within wide limits is proportional to the ratio of the measuring inductance to the comparison inductance. To solve this problem the measures specified in the characterizing part of claim 1 are provided.
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Die Erfindung und weitere Ausgestaltungen sind nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher beschrieben, deren Schaltbilder in der Zeichnung dargestellt sind.The invention and further refinements are described in more detail below with reference to two exemplary embodiments Circuit diagrams are shown in the drawing.
In dem in Figur 1 dargestellten Schaltplan des ersten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Auswerteschaltung ist die stellungsabhängige Induktivität einer zu einem Halbdifferential-Weg- oder Winkelgeber gehörenden Spule mit Ll und die auf einen konstanten Induktivitätswert eingestellte Vergleichsspule mit L2 bezeichnet. Die Vergleichsspule L2 ist mit der Meßspule Ll und mit einem Festwiderstand R7 in Reihe geschaltet und an den Kollektor eines Transistors T angeschlossen. Dieser ist- vom npn-Typ und liegt mit seiner Basis an dem Ausgang einer Vergleichseinrichtung , einem Komparator Kl. Einer der beiden Eingänge, nämlich der Minuseingang 10 liegt an einem aus zwei Widerständen Rl und R2 gebildeten Spannungsteiler, während der andere Eingang, nämlich der Plus-Eingang 11 des Komparators Kl an den Verbindungspunkt D der beiden Spulen Ll und L2 angeschlossen ist. Von dort führt zur gemeinsamen Minusleitung 12 ein Dämpfungswiderstand R8. An den Verbindungspunkt E zwischen dem unmittelbar an die gemeinsame Plusleitung 13 angeschlossenen Festwiderstand R7 und der Meß-Spule Ll ist der Pluseingang 14 eines als Spitzenspannungsmesser arbeitenden zweiten Komparators K2 angeschlossen, dessen Ausgang über eine Diode D2 mit einem Speicherkondensutor C verbunden ist, der zusammen mit einem parallelgeschalteten Entladewiderstand RIO mit dem Minuseingang 15 dieses Komparators verbunden ist.In the circuit diagram of the first embodiment shown in FIG an evaluation circuit according to the invention is the position-dependent inductance one to one Semi-differential displacement or angle encoder belonging coil with Ll and the set to a constant inductance value Reference coil labeled L2. The comparison coil L2 is connected to the measuring coil Ll and with a fixed resistor R7 connected in series and connected to the collector of a transistor T. This is of the NPN type and is located with its base at the output of a comparison device, a comparator Kl. One of the two inputs, namely the negative input 10 is connected to a voltage divider formed from two resistors R1 and R2, while the other input, namely the plus input 11 of the comparator Kl connected to the connection point D of the two coils Ll and L2 is. A damping resistor R8 leads from there to the common negative line 12. At connection point E. between the fixed resistor R7 connected directly to the common positive line 13 and the measuring coil Ll the plus input 14 of a working as a peak voltmeter second comparator K2 connected, the output of which is connected to a storage capacitor C via a diode D2 is, which together with a parallel-connected discharge resistor RIO with the negative input 15 of this comparator connected is.
Von dem Minuseingang 10 des ersten Komparators Kl führt ein Rückkopplungszweig, bestehend aus Widerstand R3 zum Kollektor des Transistors T. Außerdem ist vom Kollektor dieses Transistors zur Plusleitung 13 eine in Sperrichtung gepolteA feedback branch consisting of resistor R3 leads from the negative input 10 of the first comparator Kl to the collector of the transistor T. In addition, from the collector of this transistor to the positive line 13 is a polarized in the reverse direction
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Diode Dl vorgesehen, welche zusammen mit dem vorgenannten Rückkopplungszweig bewirkt, daß sich in der nachstehend beschriebenen Weise selbsterregte Schwingungen ausbilden können, deren Frequenz- und Tastverhältnis von der Größe des jeweiligen Induktivitätswertes der Spule Ll abhängt.Diode Dl provided, which, together with the aforementioned feedback path, causes the following described manner can form self-excited vibrations, the frequency and duty cycle of the size the respective inductance value of the coil Ll depends.
Zur Klärung der Wirkungsweise sei zunächst angenommen, daß der durch den Festwiderstand R7 fließende Strom nur einen sehr geringen Wert hat. Der nichtinvertierende Eingang (Pluseingang) des Komparators Kl liegt dann nahezu auf dem Potential der vollen, über die Plusleitung 13 zugeführten Versorgungsspannung Uß, während der invertierende Eingang auf einem niedrigeren Potential liegt, das durch die Widerstände Rl, R2 und R3 festgelegt ist. Daher schaltet der Transistor T durch; über den Widerstand R7 und die beiden Induktivitäten Ll und L2 beginnt ein steigender Strom zu fließen. Über den Mitkoppelpfad D3, R3 wird das Potential am invertierenden Eingang 10 des Komparators Kl zusätzlich erniedrigt. Dieser Zustand bleibt bestehen, bis der durch den Widerstand R7 und die beiden Spulen Ll, L2 und den leitenden Transistor T fließende Strom einen solchen Wert erreicht hat, daß infolge des Spannungsabfalles am Widerstand R7 das Potential am nichtinvertierenden Eingang 11 des Komparators Kl unter dasjenige des invertierenden Eingangs 10 gefallen ist. Dann sperrt der Transistor T und der seither über die Spulen Ll, L2 fließende Strom kann im Freilaufkreis über die Diode Dl weiterfließen und zeitabhängig abklingen. Da der Transistor T sperrt, springt das Potential des invertierenden Eingangs 10 auf einen höheren Viert an, der durch die Widerstände Rl und R2 gegeben ist. Der Sperrzustand des Transistors T bleibt solange bestehen, bis der Strom im Freilaufkreis R7, Ll, L2, Dl auf einen solchen Wert gefallenTo clarify the mode of operation, let us first assume that the current flowing through the fixed resistor R7 has only a very low value. The non-inverting input (plus input) of the comparator Kl is then almost at the potential of the full supply voltage U ß supplied via the plus line 13, while the inverting input is at a lower potential, which is determined by the resistors R1, R2 and R3. Therefore, the transistor T turns on; A rising current begins to flow via the resistor R7 and the two inductances L1 and L2. The potential at the inverting input 10 of the comparator Kl is additionally reduced via the positive feedback path D3, R3. This state remains until the current flowing through the resistor R7 and the two coils Ll, L2 and the conductive transistor T has reached such a value that, due to the voltage drop across the resistor R7, the potential at the non-inverting input 11 of the comparator Kl is below that of the inverting input 10 has fallen. Then the transistor T blocks and the current flowing since then via the coils Ll, L2 can continue to flow in the free-wheeling circuit via the diode Dl and decay as a function of time. Since the transistor T blocks, the potential of the inverting input 10 jumps to a higher fourth, which is given by the resistors R1 and R2. The blocking state of the transistor T remains until the current in the free-wheeling circuit R7, Ll, L2, Dl has fallen to such a value
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ist, daß das Potential des nichtinvertierenden Eingangs des Komparators Kl dasjenige des invertierenden Eingangs übersteigt. Dann wird der Transistor T wieder leitend und der eben beschriebene Schwingungsvorgang wiederholt sich.is that the potential of the non-inverting input of the comparator Kl that of the inverting input exceeds. Then the transistor T becomes conductive again and the oscillation process just described is repeated.
Während der Sperrzeit des Transistors T sinkt der Spannungsabfall am Widerstand R7 infolge des abklingenden Spulenstromes ebenfalls ab. Die Spulen Ll und L2 bilden einen induktiven Spannungsteiler für diese Spannung, zuzüglich der Flußspannung von D2. Während also das Potential des Punktes D auf den durch den Spannungsteiler Rl, R2 gegebenen Wert a . UR läuft, erreicht das Potential des Verbindungspunktes E einen durch den Quotienten der Induktivitäten der Spulen Ll und L2 gegebenen Scheitelwert U13. Am Kondensator Cl entsteht somit eine Ausgangsspannung Ua, welche proportional zum Quotienten L1/L2 ist.During the blocking time of the transistor T, the voltage drop across the resistor R7 also falls as a result of the decaying coil current. The coils L1 and L2 form an inductive voltage divider for this voltage, plus the forward voltage of D2. So while the potential of the point D is set to the value a given by the voltage divider R1, R2. U R runs, the potential of the connection point E reaches a peak value U 13 given by the quotient of the inductances of the coils Ll and L2. An output voltage Ua thus arises at the capacitor Cl, which is proportional to the quotient L1 / L2.
Im Schaltplan nach Figur 2 des zweiten Ausführungsbeispieles sind zusätzlich zu den anhand der Figur 1 beschriebene Bauelementen, die in Figur 2 mit übereinstimmenden Bezugs zeichen versehen sind, noch folgende zusätzliche Bauteile vorgesehen:In the circuit diagram according to FIG. 2 of the second exemplary embodiment, in addition to the components described with reference to FIG. 1, which are provided with matching reference characters in Figure 2, the following additional components are provided:
Durch Einführung eines zusätzlichen, zeitbestimmenden Gliedes RIl, Cl, das über eine Diode D4 an den nichtinvertierenden Eingang (Pluseingang) 11 angeschlossen ist, sowie einer dazugehörigen Aufladeeinrichtung R12, D5 und einer Ankoppeleinrichtung R13 in Verbindung mit der Diode D4 können die Frequenzänderungen, welche durch Änderung der Induktivität der Spule Ll bedingt sind, wesentlich vermindert werden. Dieser Vorteil erfordert nur einen geringen Aufwand an elektrischen Bauelementen und erlaubt eine große Variation der Induktivität Ll.By introducing an additional, time-determining link RIl, Cl, which is connected to the non-inverting via a diode D4 Input (plus input) 11 is connected, as well as an associated charging device R12, D5 and a coupling device R13 in connection with the diode D4 can control the frequency changes caused by changing the inductance the coil Ll are due to be significantly reduced. This advantage only requires a small amount of electrical equipment Components and allows a large variation in the inductance Ll.
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Claims (3)
3.7-1980 Lr/HmR.: 4,: <,
3.7-1980 Lr / Hm
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