DE3133046C2

DE3133046C2 - Verzögerungsfühler

Info

Publication number: DE3133046C2
Application number: DE3133046A
Authority: DE
Inventors: Shinichiro Auburn Heights Mich. Iwasaki
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1980-08-29
Filing date: 1981-08-21
Publication date: 1985-06-05
Also published as: US4365513A; JPH0136590B2; DE3133046A1; JPS5772068A

Abstract

Es wird ein Verlangsamungsfühler angegeben, der einen weichmagnetischen Kern, auf den eine elektrische Spule gewickelt ist, einen Permanentmagneten, eine Feder und ein ferromagnetisches Teil aufweist, das entsprechend einer Verlangsamung gegen die Wirkung der Feder so versetzbar ist, daß sich der an dem weichmagnetischen Kern wirkende Magnetfluß ändert. An ein Ende der elektrischen Spule wird eine Impulsspannung angelegt, während an dem anderen Ende der Spule an einem Widerstand ein entsprechender Spannungsabfall mit einer zeitlichen Verzögerung entsteht, die der Verlangsamung entspricht. Diese Verzögerung kann in der Form einer Analogspannung oder eines digitalen Codes dargestellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verzögerungsmeßfühler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-PS 8 80 961 ist ein derartiger Verzögerungsmeßfühler bekannt, bei dem ein federvorgespannter Kurzschlußring sich bei einer Geschwindisjkeitsveränderung relativ zu einer mittelangezapften Induktionsspule bewegt und dabei deren Induktivität verändert Allerdings haben die auftretenden Induktionsveränderungen relativ geringe Werte, so daß nicht nur die Gefahr von Verfälschungen durch Störsignale relativ groß, sondern auch der zur Auswertung erforderliche Aufwand verhältnismäßig hoch ist.

Weiterhin ist aus der US-PS 29 79 959 ein Beschleunigungsmeßfühler bekannt, bei dem Beschleunigungen bzw. Verzögerungen durch Flußänderungen des durch ein ferromagnetisches Element vermittelten Magnetflusses eines Permanentmagneten erfaßt werden. Das ferromagnetische Element ist hierbei als magnetische Kugel ausgebildet, die in einer auf dem Permanentmagneten angeordneten Schale zwischen zwei Jochenden frei bewegbar gehalten ist und nach Abschluß einer Geschwindigkeitsveränderung, während der sie um einen bestimmten Weg ausgelenkt wird, unter dem Einfluß des Permanentmagneten oszillierende Bewegungen ausführt. Diese oszillierenden Kugelbewegungen werden über eine Spulenanordnung ermittelt. Folgen allerdings mehrere kurzzeitige Verzögerungen oder Beschleunigungen rasch aufeinander oder klingt eine langandauernde Beschleunigung nur allmählich ab, so sind aufgrund des vorstehend beschriebenen Aufbaus die erhaltenen Meßergebnisse zumindest stark verfälscht. Zudem ist bei fehlender Geschwindigkeitsveränderung nicht sichergestellt, daß der Permanentmagnet die magnetische Kugel tatsächlich exakt in der Mittellage hält, wobei bei Abweichungen von dieser Mittellage die Kugel bei nachfolgenden Geschwindigkeitsveränderungen sich zwar um einen entsprechenden Betrag bewegt, jedoch aufgrund der anfänglich vorhandenen Abweichung eine Auslenkung erfährt, die bezogen auf die Sollage zu groß oder zu klein ist, was zu entsprechenden Meßfehlern führt.

Darüber hinaus werden in manchen Anwendungsfällen zur Verzögerungsmessung Halbleiter-Dehnungsmesser eingesetzt, deren verzögerungsabhängige Widerstandsänderung in ein die jeweilige Verzögerung darstellendes Ausgangssignal umgesetzt wird. Derartige Verzögerungsmeßfühler erfordern jedoch relativ komplizierten Schaltungsaufbau zur Verringerung von Rausch- bzw. Störsignalen, da sich der Widerstand nur in verhältnismäßig kleinem Ausmaß ändert. Zudem sind die Halbleitereigenschaften temperaturabhängig, so daß derartige Meßfühler nur innerhalb eines begrenzten Temperaturbereichs einsetzbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verzögerungsmeßfühler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart auszugestalten, daß Geschwindigkeitsveränderungen bei einfachem Aufbau zuverlässig und störungsfrei ermittelbar sind.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Meßfühler bewirkt somit eine Geschwindigkeitsveränderung über das den magnetischen Fluß führende ferromagnetische Teil eine entsprechend große störunanfällige Veränderung der Spuleninduktivität. Damit läßt sich das am Spulenausgang auftretende, sich stark verändernde Ausgangssignal in einfacher Weise mit geringem Aufwand auswerten, so daß bei einfachem Aufbau eine zuverlässige und exakte, durch Temperaturveränderungen oder Störsignale unbeeinflußte Geschwindigkeitsveränderungsermittlung sichergestellt ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

So trägt beispielsweise das Merkmal des Patentanspruchs 21 zu hoher mechanischer Festigkeit und damit bei einfachem Aufbau zu hoher Standzeit des Meßfühlers bei, während mit den Ausgestaltungen der Patentansprüehe 22 bis 26 eine äußerst exakte und dennoch einfache und zuverlässige Signalauswertiing, d. h. Geschwindigkeitsermittlung angegeben wird.

Weiterhin lassen sich mit dem beschrieoenen Verzögerungsmeßfühler die Verzögerung darstellende Daten erzielen, die unter Verwendung eines verhältnismäßig einfachen Auslese-Logikteils mittels eines Mikrocomputers oder einer integrierten Schaltung hohen Integrationsgrads (LSI) abgenommen werden können.

Der weichmagnetische Kern hat eine kleine Querschnittsfläche, so daß er leicht magnetisch gesättigt werden kann. Die elektrische Spule erhält eine Windungsanzahl, die ausreicht, den weichmagnetischen Kern schon bei Anlegen einer verhältnismäßig niedrigen Spannung an die Spule bzw. durch Speisen der Spule mit einem verhältnismäßig schwachen Strom magnetisch zu sättigen. Der Permanentmagnet kann in seinen Abmessungen klein gehalten werden. Das Magnetfeld durchsetzt auch das ferromagnetische Teil, welches so versetzbar ist, daß es die Stärke des an dem welchmagnetischen Kern wirkenden Magnetfelds steuert.

Die vom Beginn des Anlegens einer Spannung an die Spule bis zur magnetischen Sättigung des weichmagnetischen Kerns verstreichende Zeitdauer Tkann annähernd durch die folgende Gleichung angegeben werden:

T - -^{Φη, -

wobei £die an die Spule angelegte Spannung ist, Λ/die Windungsanzahl der Spule, Φ_η den maximalen magnetischen Fluß, der im wesentlichen gleich dem Sättigungs-Magnetfluß ist, und Φ_χ den über das ferromagnetische Teil an dem weichmagnetischen Kern wirkenden magnetischen Fluß bezeichnen. Die Zeit Thängt von dem Fluß Φ_χ ab, der sich als Funktion der Versetzung des ferromagnetischen Teils ändert. Das heißt, das ferromagnetische Teil wird entsprechend einer Verzögerung versetzt, so daß sich dementsprechend der an dem weichmagnetischen Kern wirkende Magnetfluß Φ_χ und damit die Zeit Γ vom Beginn des Anlegens der Spannung bis zum ίο Erreichen eines vorgegebenen Spulenstrompegels ändern. Demzufolge kann eine elektrische Schaltung oder eine elektronische Halbleitereinrichtung derart an den Verzögerungsmeßfühler angeschlossen werden, daß die Zeit T ermittelt und in ein elektrisches Signal in Form eines Spannungspegels oder eines digitalen Codes umgesetzt wird.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des beschriebenen Meßfühlers wird der weichmagnetische Kern aus amorphem magnetischem Material hergestellt. Da das amorphe, magnetische Material nur durch Abschrecken einer Metallschmelze gewonnen werden kann, erhält es die Form eines dünnen Blatts. Das Material ist ferromagnetisch und hat hohe magnetische Sättigung, hohe Permeabilität und geringe Koerzitivkraft, während es sehr hohe Bruchfestigkeit, hervorragende Elastizität und hervorragende Rückstellkraft zeigt. Durch die Verwendung der amorphen Materialien als elektromagnetische Kerne wird nicht nur die Abgabe leicht zu verarbeitender Signale sichergestellt, sondern auch die Genauigkeit hinsichtlich der Ermittlung der Größe der Zeit ^gesteigert. Ferner wird in mechanischer Hinsicht die Herstellung des Meßfühlers vereinfacht und seine Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibrationen oder Stoßen verbessert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in welcher durchgehend in allen Figuren gleiche oder einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Es zeigt

F i g. la eine Längsschnittansicht eines Verzögerunsmeßfühlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. Ib eine Ansicht eines Schnitts längs einer Linie 1 b-\ b in Fig. la,

Fig.2a ein Schaltbild einer an den in den Fig. la und Ib gezeigten Meßfühler angeschlossenen elektrischen Verarbeitungsschaltung zur Erzeugung einer Analogspannung mit einem Pegel, der der zu ermittelnden Verzögerung entspricht,

F i g. 2b Kurvenformen des Eingangs- und Ausgangssignals der in F i g. 2a gezeigten Verarbeitungsschaltung,

Fig.3a ein Schaltbild einer weiteren, an den in den Fig. la und Ib gezeigten Meßfühler anzuschließenden elektrischen Verarbeitungsschaltung zur Abgabe von Impulsen, die eine Verzögerungszeit angeben, welche der zu ermittelnden Verzögerung entspricht,

Fig. 3b Kurvenformen des Eingangs- und des Ausgangssignals der in Fi g. 3a gezeigten Verarbeitungsschaltung,

F i g. 4 ein Blockschaltbild einer Zählerschaltung, die die Verzögerungszeit zwischen Eingangs- und Ausgangsimpulsen der Verarbeitungsschaltung nach F i g. 3a in einen digitalen Code umsetzt,

Fig.5 ein Blockschaltbild einer elektronischen Verarbeitungseinheit, die an den in den Fig. la und Ib gezeigten Verzögerungsmeßfühler angeschlossen wird und die einen Einzelbaustein-Mikrocomputer zur Ermittlung einer Zeitverzögerung des Anstiegs eines im Ansprechen auf eine an eine elektrische Spule des Fühlers angelegte Eingangsimpulsspannung durch die Spule fließenden Stroms aufweist,

F i g. 6a eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung eines weichmagnetischen Kerns, eines Permanentmagneten und eines bewegbaren ferromagnetischen Teils zeigt, welche zur Ermittlung einer Verzögerungszeit eingesetzt wird, die sich entsprechend der Versetzung des bewegbaren Teils in bezug auf den weichmagnetischen Kern ändert,

F i g. 6b graphisch den Zusammenhang zwischen einer eine Verzögerungszeit darstellenden Spannung Vx und der Versetzung des bewegbaren ferromagnetischen Teils, wobei die Spannung unter Einsatz der in F i g. 6a gezeigten Anordnung gemessen wird, bei der ein 50 mm langes ferromagnetisches Teil in der X-X-K\cht\mg bewegt wird und die elektrische Spule an die in F i g. 2a gezeigte elektrische Verarbeitungsschaltung angeschlossen wird,

F i g. 6c graphisch den Zusammenhang einer Verzögerungszeit fc/(in μβ) eines Impulsanstiegs und der Versetzung des bewegbaren ferromagnetischen Teils, wobei die Verzögerungszeit unter Einsatz der in F i g. 6a gezeigten Anordnung gemessen wird, wobei ein 50 mm langes ferromagnetisches Teil in der X-X-Richtung bewegt wird und die elektrische Spule an die in F i g. 3a gezeigte elektrische Verarbeitungsschaltung angeschlossen wird,

F i g. 7a eine Längsschnittansicht eines Verzögerungsmeßfühlers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

F i g. 7b eine Ansicht eines Schnitts längs einer Linie VWb-VWb in der F i g. 7a,

F i g. 8a ein Schaltbild einer an den in den F i g. 7a und 7b gezeigten Meßfühler anzuschließenden elektrischen Verarbeitungsschaltung zur Erzeugung einer Analogspannung mit einem Pegel, der der zu ermittelnden Verzögerung entspricht,

Fig.8b ein Blockschaltbild einer an den in den Fig.7a und 7b gezeigten Meßfühler anzuschließenden elektrischen Verarbeitungsschaltung zur Abgabe eines digitalen Codes, der der zu ermittelnden Verzögerung entspricht.

Fig.8c ein Blockschaltbild einer an den in den Fig.7a und 7b gezeigten Meßfühler anzuschließenden elektronischen logischen Verarbeitungseinheit zur Erzeugung eines digitalen Codes, der der zu ermittelnden Verzögerung entspricht,

F i g. 9a eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung aus einem Paar weichmagnetischer Kerne, einem Permanentmagneten und einem bewegbaren ferromagnetischen Teil zeigt, welche zur Ermittlung der Differenz

zwischen Verzögerungszeiten verwendet wird, die zwei elektrische Spulen zugeordnet sind und die sich in Übereinstimmung mit einer Versetzung des bewegbaren Teils in bezug auf die Kerne ändern.

F i g. 9b graphisch den Zusammenhang zwischen einer eine Verzögerungszeit darstellenden Spannung Vx und der Versetzung des bewegbaren ferromagnetischen Teils, wobei die Spannung unter Einsatz der in Fig.9a gezeigten Anordnung gemessen wird, bei der ein 25 mm langes ferromagnetisches Teil in der -Y-X-Richtung bewegt wird und ein Paar elektrischer Spulen in einem gegenseitigen Abstand von 50 mm angeordnet und an die in F i g. 8a gezeigte elektrische Verarbeitungsschaltung angeschlossen wird,

F i g. 9c graphisch den Zusammenhang zwischen einer Verzögerungszeit td(in p.s) des Impulsanstiegs und der Versetzung des bewegbaren ferromagnetischen Teils, wobei die Verzögerungszeit td unter Einsatz der in F i g. 9a gezeigten Anordnung gemessen wird, bei der ein 25 mm langes ferromagnetisches Teil in der X-X-Richtung bewegt wird und ein Paar elektrischer Spulen in einem gegenseitigen Absland von 50 mm angeordnet und an die elektrische Verarbeitungsschaltung nach F i g. 8b angeschlossen wird,

F i g. 10a eine Längsschnittansicht eines Verzögerungsmeßfühlers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,

F i g. 10b eine Ansicht eines Schnitts längs einer Linie Xb-Xb in F i g. 10a,

Fig. üa eine Längsschnittansicht eines Verzögerungsmeßfühiers gemäß einem vierten Ausführungsbeispiei is und

Fig. 11b eine Ansicht eines Schnitts längs einer Linie Xlb-Xlb in Fig. 11a.

In den F i g. 1 a und 1 b ist ein Verzögerungsmeßfühler 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Gehäuse 11 aus Kunstharz gezeigt. Das Gehäuse 11 wird an einem festen Teil eines (nicht gezeigten) Fahrzeugs in einem bestimmten Winkel bezüglich der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs angebracht. Das Gehäuse 11 ist mit einer ersten Nut 12, einer Ausnehmung 13, einer 7weiten Nut 14 und einer dritten Nut 15 versehen. Die erste Nut 12, die Ausnehmung 13 und die zweite Nut 14 sind parallel nebeneinander gesetzt, wobei ihre Längsachsen sich senkrecht zur Längsachse des Gehäuses 11 erstrecken, während sich die Längsachse der dritten Nut 15 parallel zu derjenigen des Gehäuses 11 erstreckt. Die dritte Nut 15 ist seitlich der unteren Wandungen der ersten Nut 12, der Ausnehmung 13 und der zweiten Nut 14 angeordnet, die nebeneinander angeordnet sind.

In der ersten Nut 12 ist ein Permanentmagnet 16 angeordnet, der in der Richtung seiner Längsachse magnetisiert ist. In der zweiten Nut 14 ist ein Kern 18 angeordnet, um den eine elektrische Spule 17 gewickelt ist. Der Kern 18 erstreckt sich parallel zu dem Permanentmagneten 16 und besteht bei diesem Ausführungsbeispie! aus einem Stütz-Kernteil 19 aus Kunstharz und einem weiteren Kernteil 20 aus weichmagnetischem Material, der mittels eines Klebstoffs an die rechte Oberfläche des Stützkernteils 19 angekittet ist. Die einander entgegengesetzten Enden der Spule 17 sind an Zuleitungsdrähte 21 und 22 angeschlossen, die für den Außenanschluß durch Öffnungen in riner Bodenwand 13a der Ausnehmung 13 herausragen.

In der dritten Nut 15 ist gleitend bewegbar ein aus ferromagnetischem Material bestehendes bewegbares Teil ■ 23 aufgenommen, das mittels einer Feder 24 nach rechts gemäß F i g. la vorgespannt ist. Das bewegbare Teil 23 hat eine Länge, die im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den Längsachsen des Permanentmagneten 16 und des weichmagnetischen Kernteils bzw. Kerns 20 ist. Das rechte und das linke Ende des bewegbaren Teils 23 sind im wesentlichen mit den Längsachsen des Permanentmagneten 16 bzw. des weichmagnetischen Kerns 20 ausgerichtet. Das bewegbare Teil 23 wird gegen die Kraft der Feder 24 nach links zu versetzt, wenn das den Meßfühler 10 tragende Fahrzeug eine Verzögerung erfährt. Bei Fortbewegung des bewegbaren Teils 23 vom Permanentmagneten 16 nimmt der von dem Permanentmagneten 16 erzeugte, über das bewegbare ferromagnetische Teil 23 an dem weichmagnetischen Kern 20 wirkende magnetische Fluß ab. Diese Versetzung des bewegbaren Teils 23, die entweder der Größe der Verzögerung oder der Strecke proportional ist, über die sich das bewegbare Teil entsprechend der Verzögerung bewegt, kann mit Hilfe einer geeigneten elektrischen Verarbeitungsschaltung oder einer logischen elektronischen Einrichtung ermittelt werden.

Vorzugsweise wird zum Schutz der Komponenten während des Betriebs des Meßfühlers 10 an der Oberseite des Gehäuses 11 eine Abdeckung 25 mit Hilfe von Schrauben 26 angebracht, wie es in der Fig. Ib gezeigt ist.

Bei dem Verzögerungsmeßfühler wird ein weichrnagnetisches Materia! hoher Permeabilität (^w > IQ³) und geringer Koerzitivkraft (< 1,0Oe) verwendet. Einige derartige weichmagnetische Materialien sind in dem Artikel »Soft Magnetic Properties of Metallic Glasses — Recent Developments«, J. Appl. Phys. 50 (3), März 1979, Seiten 1551 bis 1556 von Hasegawa u. a. beschrieben.

Fig.2a zeigt em Schaltbild einer elektrischen Verarbeitungsschaitung iöö. Die Schaltung iOO hat einen Konstantspannungsquellen-Anschluß 101, der an eine vorgegebene Gleichspannung Vcc in der Größenordnung von beispielsweise +5 V angeschlossen wird. Ferner hat die Schaltung einen Eingangsanschluß 102, an den Spannungsimpulse mit einer Frequenz von beispielsweise 5 bis 25 kHz angelegt werden. Ein mit seiner Basis an den Eingangsanschluß 102 angeschlossener NPN-Transistor 103 ist während der Zeitdauer positiver Impulsspannung durchgeschaltet, wird jedoch gesperrt, wenn die Impulsspannung Massepegel annimmt. Wenn der Transistor 103 durchgeschaltet bzw. gesperrt wird, wird ein PNP-Transistor 104 durchgeschaltet bzw. gesperrt. Damit wird an die elektrische Spule 17 die Versorgungsspannung Vcc angelegt, solange die Impulsspannung an dem Eingangsanschluß 102 positiv bleibt, jedoch keine Spannung angelegt, wenn die Impulsspannung Massepegel hat. An einem Widerstand 105 entsteht eine zu einem durch die Spule 17 fließenden Strom proportionale Spannung, die mittels eines Integrators aus einem Widerstand 106 und einem Kondensator 107 integriert wird. Die integrierte Spannung erscheint an einem Ausgangsanschluß 108.

F i g. 2b zeigt graphisch die Kurvenformen der Eingangs- und der Ausgangsspannung der in F i g. 2a gezeigten Schaltung. Die Verzögerungszeit td vom Zeitpunkt To des Anstiegs einer Eingangsspannung IN bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Spannung a an dem Widerstand 105 einen vorgegebenen Pegel übersteigt, sowie eine integrierte Spannung Vx, die das Integral der Spannung a an dem Widerstand 105 darstellt, hängen beide von der Versetzung des bewegbaren Teils 23 ab.

F i g. 3a zeigt eine weitere elektrische Verarbeitungsschaltung 120. In diesem Fall sind ein NPN-Transistor 103

und ein PNP-Transistor 104 durchgeschaltet, solange die Eingangsspannung IN positiv bleibt, so daß die Spannung Vcc an der Spule 17 anliegt. Wenn die Eingangsspannung IN Massepegel annimmt, werden die Transistoren 103 und 104 gesperrt. Ein Paar aus N-Kanal-Sperrschicht-Feldeffekttransistoren FETl und FET2 bildet eine Konstantstromquelle, die den Stromfluß über die Spule konstant hält. Die Stärke des durch den Feldeffekttransistor FET2 fließenden Stroms kann mittels eines veränderbaren Widerstands 122 eingestellt werden. Die an dem mit den Feldeffekttransistoren FETl und F£T2 verbundenen Anschluß der Spule entstehende Spannung wird einem Paar von in Kaskade geschalteten invertierenden Verstärkern INI und IN2 zugeführt, die die Spannung verstärken und formen.

F i g. 3b zeigt graphisch die Kurvenformen der Eingangs- und der Ausgangsspannung der Schaltung nach

Fig. 3a. Die Schaltung 120 gibt einen Ausgangsspannungsimpuls OUT ab, der mit einer Verzögerungszeit td in bezug auf einen Eingangsimpuls IN ansteigt. Die Verzögerungszeit td hängt von der Versetzung des bewegbaren Teils 23 ab.

Diese Verzögerungszeit td kann mittels einer in F i g. 4 gezeigten Zählerschaltung 140 in einen digitalen Code umgesetzt werden. In der Schaltung 140 wird zu dem Zeitpunkt des Anstiegs der Eingangsspannung IN ein Flip-Flop Fl gesetzt, so daß dessen (?-Ausgangssignal auf hohen Pegel »1« wechselt, durch den ein UND-Glied A i zum Durchlassen von miueis eines Taktimpulsosziliaiors 141 erzeugten Impulsen zu einem Taktimpulseingang CK eines Zählers 142 durchgeschaltet wird. Ein Ausgangsimpuls OUT und das Q-Ausgangssignal des Flip-Flops Fl werden an ein UND-Glied Λ 2 angelegt, das ein Signal hohen Pegels »1« abgibt, wenn der Ausgangsimpuls OLTauf hohen Pegel ansteigt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Flip-Flop Fl rückgesetzt, so daß dessen (?-Ausgangssignal auf niedrigen Pegel »0« zurückkehrt. Dadurch wird das UND-Glied A 1 gesperrt und damit die Zufuhr der Taktimpulse zu dem Zähler 142 unterbrochen. Wenn das UND-Glied A 2 das Ausgangssignal »1« abgibt, wird ein den Zählstand des Zählers 142 darstellender Code in einen Zwischenspeicher 143 eingespeichert. Nach dem Rücksetzen des FÜD-Flops FI und dem Beschicken des Zwischenspeichers 143 mit dem Zählstand-Code läßt ein UND-Glied A3 einen Taktimpuls zum Löschen des Zählers 142 durch. Ein Ausgangscodesignal des Zwischenspeichers 143 gibt die Anzahl der während des Zeitintervalis Tddurchgelassenen Taktimpulse an und stellt damit die Größe der Verzögerungszeit td dar.

Eine in F i g. 5 gezeigte elektronische Verarbeitungseinrichtung 160 hat einen Einzelbaustein-Mikrocomputer (integrierte Halbleitereinheit mit hohem Integrationsgrad, LSI) 161, einen Verstärker 162, einen N-Kanal-Sperrschicht-Feldeffekttransistor FFTl, der als Konstantstromquelle wirkt, einen Widerstand 163, einen Kondensator 164, einen Verstärker 165 und einen Taktimpulsoszillator 166. Die Zusammenschaltung aus dem Widerstand 163 und dem Kondensator 164 bildet ein Filter, das Spannungsschwingungen mit Frequenzen unterdrückt, die höher als die Frequenz der Eingangs- und der Ausgangsimpulse sind. Der Mikrocomputer 161 erzeugt aufgrund der Taktimpulse dem Verstärker 162 zuführbare Impulse mit einer vorgegebenen Frequenz im Bereich von 5 bis 30 kHz. Andererseits überwacht der Mikrocomputer 161 über die Ausgangsspannung des Verstärkers 165 die am Verbindungspunkt zwischen dem N-Kanal-Feldeffekttransistor FET 1 und einem Anschluß der Spule entstehende Spannung und zählt die Taktimpulse, die während des Zeitintervalls td von dem Anstieg eines vom Mikrocomputer selbst abgegebenen Impulses bis zum Anstieg der entsprechenden Ausgangsspannung des » Verstärkers 165 auftreten. Der Mikrocomputer bildet ein Ausgangscodesignal, das das Zeitintervall bzw. die | Verzögerungszei: td angibt.

Die Verbindung des in den Fig. la und Ib gezeigten Verzögerungsmeßfühlers 10 mit der vorstehend beschriebenen elektrischen Verarbeitungsschaltung 100 oder 120 ergibt ein elektrisches Signal, das einer Verzögerung entspricht. Bei einer Verzögerung des Fahrzeugs und damit des Gehäuses 11 wird das bewegbare Teil 23 des Fühlers 10 versetzt.

Die Umsetzung der Versetzung des bewegbaren Teils 23 in ein elektrisches Signal wird anhand von in den Fig. 6a bis 6c gezeigten Versuchsdaten beschrieben. Nach F i g. 6a sind der weichmagnetische Kern 20 und der Permanentmagnet 16 parallel zueinander fest angebracht. Eine Achse ^o--^b steht senkrecht zu der Längsachse des weichmagnetischen Kerns 20 und der Längsachse des Permanentmagneten 16. Das bewegbare Teil 23 aus dem ferromagnetischen Material ist längs einer Achse X-X bewegbar, die zu der Achse X₀-Xo parallel ist und von dem oberen Ende des weichmagnetischen Kerns 20 einen vorgegebenen Abstand j hat. Es wird angenommen, daß das bewegbare Teil 23 am Ursprung der Achse X-X steht (x = 0) steht, wenn das linke Ende des bewegbaren Teils 23 mit der Längsachse des Permanentmagneten 16 ausgerichtet ist, wobei der Parameter χ den Abstand zwischen dem linken Ende des bewegbaren Teils und der Achse des Permanentmagneten darstellt. Unter diesen Bedingungen werden für eine Versetzung χ des bewegbaren Teils 23 in Richtung der ΛΓ-X-Achse die eine Verzögerungszeit darstellende Spannung Vx und die Verzögerungszeit td {in μς) gemessen. Die Werte

der Parameter a bis j, die Dimensionen und Stellungen der Elemente in F i g. 6a darstellen, und die Zusammensetzungen der Elemente sind zusammen mit der Bezeichnung der sich ergebenden Meßkurven in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1

—

Fall Weichmagnetisches Kernteil 20 Spule 17 Permanentmagnet 16

Nr. Material Dicke a b Schicht- Windungs- ede

AtomGew.-% mm mm mm blattanzahl anzahl mm mm mm

b5 1 2

0,058	40	1,8	4	10 000	40	5	5
0,058	40	1,8	4	10 000	40	5	5

Tabelle 1 (Fortsetzung)

Fall Ferromagnetisches Teil 23

Nr. Material f

Atom Gew.-% mi

S mm

h mm

Abstände ' j

mm mm

Meßvorrichtung
u. Eingangs-Impulsfrequen/

Spannungs- erzielte
poking Daten

amorph

2 Fe₈I Bi₁₅Si JjC₂

amorph

50
50

10 10

40 40

2 Schaltung 100 N-N l-'ig.bb

5 kHz
2 Schaltung 120 N-N Fig. 6c

5 kHz

Der Ausdruck »N-N« in der Spalte »Spannungspolung« bedeutet, daß die Spule 17 derart an die elektrische VerarbeitungsschaUung 100 oder 120 angeschlossen ist, daß an dem oberen Ende des zugeordneten weichmagnetischen Kerns 20 ein N-PoI erzeugt wird.

Die in Fig.6b gezeigte Kurve zeigt, daß bei dem Fall Nr. 1 eine Spannung Vx mit hoher Linearität und Genauigkeit für Versetzungen χ des bewegbaren Teils 23 in der X-X-Richtung innerhalb eines Bereichs insbesondere von 20 bis 35 mm erzielt wird. Gleichermaßen zeigt die in der F i g. 6c dargestellte Kurve, daß bei dem Fall Nr. 2 eine Verzögerungszeit td (in μ5) mit hoher Linearität und Genauigkeit für Versetzungen χ des bewegbaren Teils 23 in einem Bereich insbesondere von 0 bis 15 mm erzielt wird. Gemäß der vorangehenden Beschreibung kann ein zur Versetzung des bewegbaren ferromagnetischen Teils 23 des in den F i g. la und Ib gezeigten Verlangsamungsfühlers 10 proportionales elektrisches Signal erzielt werden.

Ein zweites Ausführungsbeispiel des Verzögerungsmeßfühlers ist in den F i g. 7a und 7b gezeigt. Gemäß diesen Figuren hat der Verzögerungsmeßfühler 10 ein Gehäuse 11, das mit einer ersten Nut 12, einer zweiten Nut 14, einer ersten Ausnehmung 13, einer zweiten Ausnehmung 13' einer dritten Nut 15 und einer vierten Nut 14' versehen ist. Diese Nuten und Ausnehmungen mit Ausnahme der dritten Nut sind parallel nebeneinander angeordnet, wobei sich ihre Längsachsen senkrecht zur Längsachse des Gehäuses 11 erstrecken, während sich die Längsachse der dritten Nut 15 parallel zur Längsachse des Gehäuses 11 erstreckt. Die erste und die zweite Ausnehmung 13 und 13' sowie die zweite und die vierte Mut 14 und 14' sind in bezug auf die erste Nut 12 symmetrisch. Die dritte Nut 15 ist an der Seite der unteren Wandungen der ersten Nut 12, der ersten Ausnehmung 13, der zweiten Nut 14, der zweiten Ausnehmung 13' und der vierten Nut 14' angeordnet, welche nebeneinander angeordnet sind.

Ein in der ersten Nut 12 angeordneter rechteckiger Permanentmagnet 16 ist in der Richtung seiner Längsachse magnetisiert, in der zweiten Nut 14 ist ein Kern 18 angeordnet, auf den eine elektrische Spule 17 gewickelt ist. Der Kern 18 erstreckt sich parallel zu dem Permanentmagneten 16 und besteht aus einem Stützkernteil 19 aus Kunstharz und einem weichmagnetischen Kernteil bzw. Kern 20, der mittels eines Klebstoffes an die rechte Oberfläche des Stützkernteils 19 angekittet ist. Die entgegengesetzten Enden der Spule 17 sind an die Zuleitungsdrähte 21 bzw. 22 angeschlossen, die für den Außenanschluß durch Öffnungen in einer Bodenwandung 13a der ersten Ausnehmung 13 herausragen. Gleichermaßen ist in der vierten Nut 14' ein Kern 18' angeordnet, auf den eine elektrische Spule 17' gewickelt ist. Der Kern 18' erstreckt sich parallel zu dem Permanentmagneten 16 und besteht aus einem Kunstharz-Kernteil 19' und einem weichmagnetischen Kernteil bzw. Kern 20', der mittels eines Klebstoffs an die linke Oberfläche des Kernteils 19' angekittet ist. Die entgegengesetzten Enden der Spule 17' sind an Zuleitungsdrähte 2V und 22' angeschlossen, die für den Außenanschluß durch Öffnungen in einer Bodenwand 13'a der zweite;; Ausnehmung 13' hindurchragen.

In die dritte Nut 15 ist gleitend bewegbar ein bewegbares Teil 23 aus ferromagnetischem Material eingesetzt. Zwischen das rechte Ende des bewegbaren Teils 23 und die rechte Stirnwand der dritten Nut 15 ist eine erste Feder 24 gesetzt, die das Teil nach links drückt. Zwischen das linke Ende des bewegbaren Teils 23 und die linke Stirnwand der dritten Nut 15 ist eine zweite Feder 24' gesetzt, die das 1 eil nach rechts drückt. Die erste und die zweite Feder 24 und 24' sind in ihren Abmessungen und in ihrer Federkraft gleich. Die Längsmitte des bewegbaren Teils 23 ist mit der Längsachse des Permanentmagneten 16 ausgerichtet. Wenn sich das Fahrzeug verlangsamt, wird das bewegbare Teil 23 nach links entgegen der Wirkung der zweiten Feder 24' versetzt. Diese Versetzung des bewegbaren Teils 23, die dem Ausmaß der Verzögerung bzw. Beschleunigung proportional ist. kann mittels einer geeigneten elektrischen VerarbeitungsschaUung oder einer elektronischen logischen Verarbeitungseinrichtung ermittelt werden.

Zum Schutz der Komponenten wird an der Oberseite des Gehäuses 11 mit Hilfe von Schrauben 26 eine Abdeckung 25 befestigt.

F i g. 8a zeigt eine elektrische VerarbeitungsschaUung 180, die eine der Versetzung des bewegbaren ferromagnetischen Teils 23 in dem in den F i g. 7a und 7b gezeigten Meßfühler 10 entsprechende Analogspannung Vx erzeugt, in der Schaltung 180 ist ein NPN-Transistor 103 durchgeschaltet, solange eine Eingangsimpulsspannung IN positiv bleibt, und gesperrt, solange die Eingangsimpulsspannung Massepegel annimmt. Die Kollektorspannung des Transistors 103 wird mittels eines Paars invertierender Verstärker IN 3 und /N 4 verstärkt und geformt, bevor sie an die Basis eines NPN-Transistors 121 angelegt wird. Damit ist bei positivem Pegel der Eingangsimpulsspannung IN der Transistor 103 durchgeschaltet, während der Transistor 121 gesperrt ist. Infolgedessen wird während dieses Zeitintervalls ein PNP-Transistor 104 gesperrt. Während der Zeit des Massepegels der Eingangsimpulsspannung ist der Transistor 103 gesperrt, während die Transistoren 121 und 104 durchgeschaltet sind. Damit wird auf gleichartige Weise wie bei der Schaltung 120 nach Fi g. 3a an die Spule 17 eine Impulsspannung angelegt, durch die an einem Widerstand 105 eine Impulsspannung mit einer einem Abstand x\ des bewegbaren Teils 23 von dem weichmagnetischen Kern 20 entsprechenden Zeitverzögerung td 1 von der abfallenden Flanke der Eingangsimpulsspannung /A/an auftritt.

An die andere elektrische Spule 17' wird eine Konstantspannung über einen PNP-Transistor 181 angelegt. Der Transistor 181 wird durchgeschaltet, sobald die Eingangsimpulsspannung IN positiven Pegel annimmt Dadurch wird der Transistor 105 durchgeschaltet, wodurch ein invertierender Verstärker INS «in positives Ausgangssigna] abgibt, welches seinerseits einen NPN-Transistor 182 durchschaltet Wenn die Eingangsimpulsspannung IN

Massepegel annimmt, wird der Transistor 181 gesperrt. Demzufolge wird eine Konstantspannung an die zweite Spule 17' angelegt, solange keine Spannung an die erste Spule 17 angelegt wird, und keine Spannung an die zweite Spule angelegt, solange eine Spannung an die erste Spule angelegt wird. In Übereinstimmung mit der Eingangsimpulsspannung IN wird somit die Konstantspannung abwechselnd an die erste und die zweite Spule 17 und 17'angelegt.

ίο Die zweite Spule 17' ist an einen Widerstand 183 angeschlossen, an dem ein Spannungsimpuls auftritt, dessen Anstiegsflanke gegenüber der Anstiegsflanke der Eingangsimpulsspannung IN um ein Zeitintervall td2 verzögert ist, das von dem Abstand χι des bewegbaren Teils 23 von dem weichmagnetischen Kern 20' abhängt Die an dem Widerstand 105 entstehende Spannung Vx 1 wird an eine Elektrode eines Kondensators 184 angelegt, während an die andere Elektrode des Kondensators 184 die an dem Widerstand 183 entstehende Spannung Vx 2 angelegt wird. Da die Abstände zwischen dem bewegbaren Teil 23 und dem ersten bzw. zweiten weichmagnetischen Kern 20 bzw. 20' x\ bzw. X2 sind, wobei Xt+X2 = k (Konstante) gill, und da die Spannungen Vx 1 und Vx 2 zu den Abständen X₁ bzw. Jr₂ proportional sind, entspricht die Potentialdifferenz an dem Kondensator 184 der

() I

Der Kondensator 184 bildet zusammen mit einem Widerstand 185 einen Integrator, so daß an dem Kondensa· |

tor eine Spannung erzeugt wird, die der Größe (x\ — xi) entspricht Da X2 = k —x\ gilt, gilt Xi—xi = 2*1—& f

Damit entspricht die Spannung an dem Kondensator 184 der Größe 2x\. Das heißt, es wird eine Analogspannung |, erzielt, die dem Doppelten der Wegstrecke x\ des bewegbaren Teils 23 bezüglich des ersten weichmagnetischen :;

Kerns 18 bzw. 20 entspricht. Die gegenpoligen Anschlüsse des Kondensators 184 sind jeweils mit einem Eingang ^

eines Rechenverstärkers 186 verbunden, der als Differenzverstärker geschaht ist. Der Verstärker 186 gibt eine S

analoge Ausgangsspannung V* ab, die der Größe 2x\ entspricht. f

F i g. 8b zeigt eine weitere elektrische Verarbeitungsschaltung 200, bei der ein Paar von Impulsen gebildet |

wird, die jeweils der Anstiegsflanke von Eingangsimpulsen um Zeitintervalle td 1 bzw. td 2 verzögert nachfolgen. |

Diese Impulse werden jeweils an ein Paar Zählerschaltungen 140 angelegt, wo sie in ein Paar von Codesignalen |

520 bzw. S20' umgesetzt werden, die die Größen der Verzögerungszeiten tdi bzw.fd2 darstellen. Diese f

Codesignale werden an einen Subtrahierer 201 angelegt, der die Größe (tdl~td2) berechnet und dabei ein digitales Ausgangscodesignal Sx = S 20—S 20' abgibt, das die Größe (td 1 — td 2) bzw. 2xi darstellt.

F i g. 8c zeigt eine elektronische logische Verarbeitungseinheit 220 mit einem Einzelbaustein-Ivlikrocomputer

221, der einen Einzelimpuls an eine mit der elektrischen Spule 17 verbundene Schaltung 120 anlegt, während er '

einen Zeitzählvorgang von der Anstiegsflanke des Impulses an einleitet, um einen td 1-Zählungs-Datenwert 520 |

zu erhalten, der gespeichert wird. Darauffolgend legt &■: te'k; omputer einen Einzeiimpuls an eine mit der '■■

elektrischen Sp-ile 17' verbundene Schaltung 120 an, während er den Zeitzählvorgang von der Anstiegsflanke Ji

dieses Impulses an beginnt, um einen fd2-Zählungs-Datenwert S20' zu erhalten. Danach berechnet der Mikro· Γ

computer die Differenz (td\ — td2) und gibt ein entsprechendes Ausgangscodesignal Sx= S20—530' ab. |

Solange ein Meßbefehl-Steuersignal vorliegt, setzt der Mikrocomputer diesen Funktionsablauf fort. i-

Die Umsetzung der Versetzung des bewegbaren Teils 23 in ein elektrisches Signal wird anhand von Versuchs* j

daten beschrieben, die in den F i g. 9a bis 9c dargestellt sind. Nach F i g. 9a liegen die weichmagnetischen Kerne |

20 und 20' parallel, während der Permanentmagnet 16 parallel zwischen ihnen angeordnet ist. Eine Achse X₀-Xo f

verläuft senkrecht zu den Längsachsen der weichmagnetischen Kerne 20 und 20' sowie des Permanentmagneten !■'

16. Das bewegbare Teil 23 aus dem ferromagnetischen Material ist längs einer Achse X-X bewegbar, die zu der f

Achse Xo-Xo parallel ist und die von den oberen Enden der weichmagnetischen Kerne 20 und 20' einen l·

vorgegebenen Abstand j hat. Es wird vorausgesetzt, daß das bewegbare Teil 23 mit dem Ursprung der Achse |

X-X (x = 0) übereinstimmt, wenn es mittig zwischen den weichmagnetischen Kernen 20 und 20' steht. Unter ]'

diesen Bedingungen werden für eine Versetzung χ des bewegbaren Teils 23 in der X-X-Richtung eine Verzöge- fj

rungszeit darstellende Spannung Vx und eine Impubanstiegs-Verzögerungszeit td (in \xs) gemessen. Die Werte >

so der Parameter a bis j, die die Dimensionen und Anordnungen der Elemente darstellen, und die Zusammensetzun- |

gen der Elemente sind zusammen mit den Bezeichnungen der sich ergebenden Daten in der Tabelle 2 aufgeführt |

Tabelle 2

Fall V/eichmagnetisches Kerntei!20und20' i'puMn 17,17'Permanentmagnet 16

Nr. Material Dicke a b Schicht- 'Vindungs- ede

AtomGew.-% mm mm mm blattanzahl anzahl mm mm mm

3 Fe₄₀N I₄₀Pi 4Bb amorph 0,05 40 5 4 800 40 5 5

4 Fe₄₀Ni₄OPnB₆ amorph 0.05 40 5 4 800 40 5 5

Tabelle 2 (Fortsetzung)

Fall Ferromagnetisches Teil 23

Nr. Material / g

Atom Gew.-% mm mm

Abstande Meßvorrichtung Spannungs-' erzielte

/ j u. Eingangs- polung Daten

mm mm Impulsfrequenz

3	Fe₄₀Ni₄OPnB₆	25	10	2	50	5	Schaltung 180	N-S	Fig.9b	10
	amorph						5 kHz
4	Fe₄₀Ni₄₀Pi₄B₆	25	10	2	50	5	Schaltung 200	N-N	Fig. 9c
	amorph						5 kHz

Aus den in Fig.9b gezeigten Versuchsdaten ist ersichtlich, daß eine Spannung Vx hoher Linearität und Genauigkeit für Versetzungen χ des bewegbaren ferromagnetischen Teils 23 in der -Y-X-Richtung innerhalb eines Bereichs von —10 bis +10 mm, eines Bereichs von —30 bis —12 mm oder eines Bereichs von +10 bis +30 mm erzielt wird.

Die in Fig.9c gezeigten Versuchsdaten wurden erzielt, indem an die elektrischen Spulen 17 und 17' zwei elektrische Verarbeitungsschaltungen 120 nach F i g. 3a angeschlossen wurden, wie es in F i g. 8b gezeig! ist, und die Verzögerungszeit td (in μ5) gemessen wurde. Eine Verzögerungszeit td mit hoher Linearität und hoher Genauigkeit wird für Versetzungen χ des bewegbaren ferromagnetischen Teils 23 in der X-X-Richtung innerhalb eines Bereichs von —30 bis —16 mm, eines Bereichs von —16 bis +10 mm oder eines Bereichs von +10 bis + 26 mm erzielt.

Bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Meßfühler so ausgebildet, daß das bewegbare ferromagnetische Teil entsprechend einer Verzögerung derart versetzbar ist, daß sich der von dem Permanentmagneten erzeugte, über das bewegbare Teil an dem weichmagnetischen Kern wirkende magnetische Fluß ändert. Es ist ferner möglich, ein bewegbares ferromagnetisches Teil so anzuordnen, daß ein weichmagnetischer Kern abgeschirmt wird. Das bewegbare Teil bewegt sich dann entsprechend einer Verzögerung von dem Kern fort, um dadurch den an dem weichmagnetischen Kern wirkenden magnetischen Fluß zu verstärken.

Ein in den Fig. 10a und 10b gezeigtes drittes Ausführungsbeispiel des Verzögerungsmeßfühlers 10 hat ein Gehäuse 11, das mit einer ersten Nut 12, einer zweiten Nut 13 und einer dritten Nut 15 versehen ist. In der ersten Nut 12 ist ein Permanentmagnet 16 angeordnet. In der zweiten Nut 13 ist ein Kern 18 angeordnet, auf dem eine elektrische Spule gewickelt ist. Der Kern 18 besteht aus einem Stützteil 19 und einem weichmagnetischen Kernteil bzw. Kern 20, der an die rechte Oberfläche des Stützteils angekittet ist. In der dritten Nut 15 ist ein aus einem ferromagnetischen Material bestehendes bewegbares Teil 23 angeordnet, das mittels einer Feder 24 zu einer Stellung zwischen dem Permanentmagneten 16 und dem Kern 18 bzw. 20 vorgespannt ist. Das bewegbare Teil 23 hat bei diesem Ausführungsbeispiel Kugelform. Das bewegbare Teil 23 bildet eine magnetische Abschirmung, die den an dem weichmagnetischen Kern 20 wirkenden magnetischen Fluß verringert.

Der Meßfühler 10 wird an dem Fahrzeug derart angebracht, daß bei einer Verzögerung das bewegbare Teil 23 gegen die Wirkung der Feder 24 von dem weichmagnetischen Kern 20 weg versetzt wird. Die Versetzungseinrichtung des bewegbaren Teils 23 ist senkrecht zu der Ebene, die die Längsachsen des Permanentmagneten 16 und des weichmagnetischen Kerns 20 enthält, bzw. gemäß F i g. 10a die Richtung nach oben. Die Versetzung des bewegbaren Teils 23 aus dieser Ebene heraus läßt einen stärkeren magnetischen Fluß an dem weichmagnetischen Kern 20 wirken. Dabei ist die Änderung des magnetischen Flusses der Versetzung des bewegbaren Teils -proportional, die wiederum dem Ausmaß der Verzögerung proportional ist. Dies bedeutet, daß das Ausmaß der Verzögerung durch Ermittlung der Änderung des magnetischen Flusses in Form eines elektrischen Signals _t ermittelt werden kann.

' Zum Schutz der Komponenten wird an der Oberseite des Gehäuses 11 mit Hilfe von Schrauben 26 eine Abdeckung 25 befestigt.

Bei einem in den F i g. 11 a und 11 b gezeigten vierten Ausführungsbeispiel hat der Verzögerungsmeßfühler 10 ein Gehäuse 11, das mit einer ersten Nut 12, einer zweiten Nut 13, einer dritten Nut 15, einer vierten Nut 12' und einer fünften Nut 13' versehen ist. In der ersten Nut 12 und der vierten Nut 12' sind Permanentmagneten 16 bzw. 16' angeordnet. In der zweiten Nut 13 ist ein Kern 18 angeordnet, der aus einem Sützkeil 19 und einem an die rechte Oberfläche des Stützkeils angekitteten weichmagnetischen Kernteil bzw. Kern 20 besteht, und auf den eine elektrische Spule 17 gewickelt ist.

Ein Kern 18' in der fünften Nut 13' besteht aus einem Stützteil 19' und einem an die rechte Oberfläche des Stützteils angekitteten weichmagnetischen Kernteil bzw. Kern 20'; auf den Kern 18' ist eine elektrische Spule 17' gewickelt. In der dritten Nut 15 befindet sich ein aus ferromagnetischem Material bestehendes bewegbares Teil 23, das Kugelform hat. Das bewegbare Teil 23 ist zwischen zwei äquivalente Federn 24 und 24' so eingesetzt, daß es unter Einwirkung einer Verzögerung gegen die Wirkung der Feder 24' versetzt wird. Eine Ebene, die die Längsachsen des Permanentmagneten 16 und den weichmagnetischen Kern 20 enthält, ist zu der Ebene parallel, die die Längsachsen des Permanentmagneten 16' und des weichmagnetischen Kerns 20' enthält. Das Teil 23 ist senkrecht zu diesen Ebenen bewegbar.

Bei dem vorangehend beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsbeispiel bestehen die weichmagnetischen Kernteile bzw. Kerne 20 bzw. 20' aus mehreren Blättern eines amorphen magnetischen Materials, die übereinander geschichtet sind. Das amorphe magnetische Material ist wegen der hohen Permeabilität, der hohen Elastizität und der guten Verformungs-Widerstandsfähigkeit für den Einsatz bei dem Verzögerungsmeßfühler sehr

vorteilhaft. Es können jedoch auch andere magnetische Materialien verwendet werden, wie beispielsweise Super-Permalloy NiS₀Fe₂O oder μ-Metall NiBFM

Hierzu 15 Blatt Zeichnungen

10

Claims

Patentansprüche:

1. Verzögerungsmeßfühler mit einer weichmagnetischen Kernvorrichtung, auf die eine elektrische Spule gewickelt ist, und einem bewegbaren ferromagnetischen Teil, das mittels einer Federvorrichtung vorge-

spannt und gegenüber dieser entsprechend einer Verzögerung unter Veränderung der Spuleninduktivität versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Permanentmagnet (16) vorhanden ist, der in Richtung seiner Längsachse magnetisiert ist, die zu derjenigen der weichmagnetischen Kernvorrichtung (20; 20, 20') parallel verläuft, und daß der vom Permanentmagneten (16) erzeugte, auf die weichmagnetische Kernvorrichtung (20; 20, 20') einwirkende magnetische Fluß auch durch das bewegbare ferromagnetische Teil (23) verläuft.

2. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weichmagnetische Kernvorrichtung einen einzigen weichmagnetischen Kern (20) \ind die Federvorrichtung eine einzige Feder (24) aufweisen.

3. Meßfühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare ferromagnetische Teil (23) derart angeordnet ist, daß es sich bei einer Verzögerung vom Permanentmagneten (16) wegbewegt.

4. Meßfühler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des ferromagnetischen Teils

(23) im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den Längsachsen des Permanentmagneten (16) und des weiehnvognetischen Kerns (20) ist.

5. Meßfühler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des bewegbaren ferromagnetischen Teils (23) im verzögerungsfreien Zustand mit der Längsachse des weichmagnetischen Kerns (20) ausgerichtet ist und daß die Feder (24) auf dieses Ende einwirkt.

6. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weichmagnetische Kernvorrichtung zwei parallel angeordnete weichmagnetische Kerne (20, 20') und die Federvorrichtung zwei Federn (24, 24')

j aufweisen.

7. Meßfühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (16) zwischen den beiden einander gegenüberliegenden weichmagnetischen Kernen (20,20') angeordnet ist

!

8. Meßfühler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden weichmagnetischen Kerne (20,20')

symmetrisch zum Permanentmagneten (16) angeordnet sind.

9. Meßfühler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare ferromagnetische Teil (23) ι zwischen den beiden Federn (24,24') angeordnet ist und sich bei einer Verzögerung entgegen der Wirkung 30 einer der beiden Federn zu einem der beiden weichmagnetischen Kerne hinbewegt.

10. Meßfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare ferromagnetische Teil (23) derart angeordnet ist, daß seine Längsachse senkrecht zu derjenigen des Permanentmagneten (16) orientiert ist.

11. Meßfühler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß im verzögerungsfreien Zustand die Mitte des langgestreckten bewegbaren ferromagnetischen Teils (23) mit der Längsachse des Permanentmagneten

(16) ausgerichtet ist.

12. Meßfühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weichmagnetische Kernvorrichlung (20; 20, 20') zumindest teilweis«, durch das bewegbare ferromagnetische Teil (23) abgeschirmt ist (Fig. 10; Fig. 11).

13. Meßfühler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare ferromagnetische Teil (23) sich bei einer Verzögerung sowohl vom Permanentmagneten als auch vom weichmagnetischen Kern (20) fortbewegt.

14. Meßfühler nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare ferromagnetische Teil (23) senkrecht zu derjenigen Ebene versetzbar ist, die die Längsachsen des Permanentmagneten (16) und des weichmagnetischen Kerns (20) enthält.

15. Meßfühler nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen weiteren Permanentmagneten (f.6'), der in Richtung seiner Längsachse magnetisiert und parallel zum ersten Permanentmagneten (16) angeordnet ist.

16. Meßfühler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der beiden weichmagnetischen Kerne dem einen Permanentmagneten (16) und der andere weichmagnetische Kern (20') dem anderen Permanentmagneten (16') gegenübergesetzt ist.

17. Meßfühler nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare ferromagnetische Teil (23) zwischen den beiden Federn (24,24') angeordnet ist und sich bei einer Verzögerung entgegen der Wirkung der einen der beiden Federn zu einem Permanentmagneten und einem weichmagnetischen Kern hin und vom anderen Permanentmagneten und vom anderen weichmagnetischen Kern fortbewegt.

18. Meßfühler nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene, die die Längsachsen des einen Permanentmagneten (16) und des einen weichmagnetischen Kerns (20) enthält, parallel verläuft zu derjenigen Ebene, die die Längsachsen des anderen Permanentmagneten (16') und des anderen weichmagpetischen Kerns (20') enthält.

19. Meßfühler nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare ferromagnetische Teil (23) senkrecht zu derjenigen Ebene versetzbar ist, die die Längsachsen des einen Permanentmagneten (16) und des einen weichmagnetischen Kerns (20) enthält.

20. Meßfühler nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare ferromagnetische Teil (23) kugelförmig ausgebildet ist.

21. Meßfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die weichmagnetischen Kerne (20,20') aus amorphem magnetischem Material, insbesondere Metall, bestehen.

22. Meßfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Spule (4) eine Impulsspannung eingespeist wird.

23. Meßfühler nach Anspruch 22, mit einer mit der Spule verbundenen Auswerteschaltung, dadurch

gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung eine Integrierschaltung (105 bis 107) aufweist, die die spulenausgangsseitig auftretenden, in ihrer Breite von der Größe der jeweiligen Verzögerung abhängigen Impulse in eine entsprechende Gleichspannung umsetzt.

24. Meßfühler nach Anspruch 22, mit einer mit der Spule verbundenen Auswerteschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung eine Impulsformerschaltung (FETl, FET2, 122. INI, 1N2-, s FETl, 163 bis 165) aufweist, die die spulenausgangsseitig auftretenden Impulse formt.

25. Meßfühler nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungswerte durch Ermittlung der Zeitintervalle zwischen den Anstiegsflanken der in d'.e Spule (4) eingespeisten Impulse und den Anstiegsflanken der von der Impulsformerschaltung abgegebenen Impulse bestimmt werden.

26. Meßfühler nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Zeitintervalle über die Zählung der in diesen Zeitintervallen auftretenden Taktimpulse erfolgt