DE3147446C2 - Induktiver Meßumformer - Google Patents

Induktiver Meßumformer

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DE3147446C2 DE19813147446 DE3147446A DE3147446C2 DE 3147446 C2 DE3147446 C2 DE 3147446C2 DE 19813147446 DE19813147446 DE 19813147446 DE 3147446 A DE3147446 A DE 3147446A DE 3147446 C2 DE3147446 C2 DE 3147446C2
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Reinhold Blauhut
Burkhard Ing.(grad.) 5980 Werdohl Brandner
Manfred 4000 Düsseldorf Knüfelmann
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Atlas Fahrzeugtechnik 5980 Werdohl GmbH
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Atlas Fahrzeugtechnik 5980 Werdohl GmbH
AFT Atlas Fahrzeugtechnik GmbH
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Abstract

Ein Fühlkopf zum Abfühlen von vorbeilaufenden Zähnen, die mit einem Material unterschiedlicher Wirbelstromverluste belegt sind, wobei ein mehrschenkliger Kern (1) eine äußere Hochfrequenzerregerspule (L ↓1) und auf einem zentralen Schenkel (2) eine Meßspule (L ↓2) trägt und wobei der Fühlkopf in einen Vergußblock (4) eingebettet ist. Das technische Problem der Erfindung liegt in der Beseitigung der Temperaturabhängigkeit des Ausgangssignals des Fühlkopfes. Der Kern (1) ist als E-Kern ausgebildet. Die Erregerspule (4) ist über den durch die beiden äußeren Schenkel (3) aufgespannten Querschnitt gewickelt, so daß sie im wesentlichen als Rechteckspule die auf dem zentralen Schenkel (2) befindliche Meßspule (L ↓2) umgibt.

Description

Die Erfindung betrifft einen induktiven Meßumformer zum Abfühlen von vorbeilaufenden Zähnen, die mit einem Materiai unterschiedlicher Wirbelstromverluste belegt sind, mit einem E-förmigen Übertragerkern, der eine äußere Hochfrequenzerregerspule und auf einem zentralen Schenkel eine Meßspule trägt und in einen Vergußblock eingebettet ist.
Aus der DE-PS 25 32 226 ist ein Meßumformer bekannt, dessen Übertragerkern ein Topfkern ist, wobei der ringförmige Schenkel die Erregerspule und der zentrale, stiftförmige Schenkel die Meßspule aufnimmt. Da ein Topfkern auf der der Meßfläche gegenüberliegenden Seite im wesentlichen abgeschlossen ist, bereitet die Herausführung der Spulendrähte Schwierigkeiten. Denn bei der Herstellung eines Keramikkörpers ist die Ausbildung von Durchgängen schwierig. Außerdem hat es sich gezeigt, daß beim Einbetten eines derartigen Meßumformers in einen Vergußblock mechanische Spannungen und Verformungen auftreten, die einen hohen Temperaturgang der Meßsignale bedingen, so daß der zulässige Schwankungsbereich überschritten wird. Denn ein solcher Meßumforscher wird insbesondere zur Messung der Phasenlage der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors eingesetzt. Infolgedessen ist der Temperaturbereich, in dem die Meßspule arbeiten muß, vergleichsweise groß. Die Meßspule soll innerhalb eines Bereiches zwischen —40 und +1500C ein temperaturunabhängiges Ausgangssignal liefern. Bei dem Meßumformer mit einem Topfkern sind die Temperaturabweichungen des Ausgangssignals größer, als zulässig.
Aufgabe der Erfindung ist eine solche Ausbildung eines induktiven Meßumformers, daß das Ausgangssignal im wesentlichen temperaturunabhängig ist.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Erregerspule über den durch die beiden äußeren Schenkel aufgespannten Querschnitt gewickelt ist und als Rechteckspule die auf dem zentralen Schenkel befindliche Meßspule umgibt.
Die Spulen können ohne Schwierigkeiten auf die Schenkel des E-förmigen Kerns gewickelt werden. Die Wicklungsenden lassen sich auf der Anschlußseite ungehindert anschließen, weil sie frei zugänglich sind. Es zeigt sich, daß das Ausgangssignal der Meßspuie eines solchen E-förmigen Übertragerkernes auch nach Einbettung in einen Vergußblock im wesentlichen temperaturunabhängig ist, so daß ein derartiger Meßumformer unter betriebsmäßigen Bedingungen &5 innerhalb eines weiten Temperaturbereiches eingesetzt werden kann. Die Ausgangssignale erlauben eine sichere Verarbeitung. Es ist überraschend, daß diese Temperaturunabhängigkeit gerade bei einem E-Kern vorhanden ist, obgleich ein derartiger Ε-Kern eine geringere Symmetrie als ein Topfkern hat Dieses ist vermutlich darin begründet, daß die etwa ovalförmige Erregerspule die Meßspule dicht umschließt Etwaige temperaturbedingte Verformungen des Aufbaus beeinflussen die Überschneidungsfläche der Spulen kaum. Infolgedessen ändert sich die Kopplung zwischen den Spulen nicht und das Ausgangssignal ist im wesentlichen temperaturunabhängig. Hierin liegt der nichtnaheliegender Unterschied der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, in der darstellt
F i g. 1 einen Meßumformer nach der Erfindung in der Ansicht, teilweise geschnitten,
F i g. 2 eine Draufsicht zu F i g. 1,
F i g. 3 eine Meßschaltung, und
F i g. 4 eine Darstellung der Temperaturunabhängigkeit der Meßspannung.
Der Meßumformer nach der Erfindung umfaßt einen E-förmigen Übertragerkern 1 mit einem zentralen Schenkel 2 und zwei äußeren Schenkeln 3. Auf den zentralen Schenkel 2 ist eine Meßspule L2 gewickelt. Eine Erregerspule L\ ist über den durch die beiden äußeren Schenkel 3· aufgespannten Querschnitt gewikkelt, so daß sie als Rechteckspule die auf dem zentralen Schenkel 2 befindliche Meßspule L2 umgibt. F i g. 1 zeigt auch die Herausführung der Anschlußleitungen, die seitlich des Kerns ohne weiteres möglich ist. Die beiden Spulen L\ und L2 lassen gegenüber der Stirnflächen der Schenkel 2 und 3 einen schmalen Streifen frei. Der gesamte Meßumformer ist in einen Vergußblock 4 eingebettet, der mit den Stirnflächen der Schenkel 2 und 3 abschließt. Die Stirnflächen der Schenkel 2 und 3 liegen bündig in der betreffenden Seitenfläche des Vergußblocks 4.
Die Meßspuie L2 nimmt normalerweise etwa ein Drittel des Feldes der Erregerspule L\ auf. Wenn ein Zahn, der mit einem wirbelstrombehafteten Material belegt ist oder aus einem solchen Material besteht, an der Stirnfläche des Ε-Kernes vorbeigeführt wird und vor der Stirnfläche der Meßspule L2 steht, so werden durch die Erregerspule in dem wirbelstromverlustebehafteten Material Wirbelströme induziert, die ihrerseits in der Meßspule L2 ein Magnetfeld induzieren, das gegenüber dem Erregerfeld um 90° phasenverschoben ist. Wenn andererseits der Zahn mit einem wirbelstromverlustfreien Material belegt ist, so wird in der Meßspule L2 eine erhöhte Spannung induziert, so daß sich entsprechend der Anschlußpolarität gegenüber dem Erregerfeld eine Phasenverschiebung von 180° ergibt.
Fig.3 zeigt die Schaltung, in der der induktive Meßumformer nach der Erfindung betrieben wird. Ein Hochspannungsgenerator 5 ist in der dargestellten Weise an die Spulen L\ und L2 angekoppelt, wobei der Wicklungssinn dieser Spulen gegensinnig ausgerichtet ist. Die Meßspannung der Spule L2 liegt zusammen mit der als Bezugsspannung wirksamen Generatorspannung an einem Phasenvergleicher 6 an, dessen Ausgangssignal der Phasendifferenz der Meßspannung •gegenüber der Bezugsspannung proportional ist. Dem Phasenvergleicher 6 ist ein Integrator 7 nachgeschaltet, der das Ausgangssignal der Phasenvergleichers 6 integriert, so daß eine Umwandlung in Impulse mit einem nachgeschalteten Impulsformer möglich ist.
F i g. 4 zeigt in Abhängigkeit von der Temperatur die Scheitelspannung der Meßspule Z.2 des Meßumformers. Der schraffierte Bereich gibt den schaltungsmäßig zulässigen Schwankungsbereich an. Die Kurven 8 geben die Grenzen des Schwankungsbereiches für einen in einem Vergußblock eingebetteten Topfkern an. Die Kurven beruhen auf Messungen aus 150 Kernen. Man erkennt, daß die Schwankungen der ivleßspannung den zulässigen Bereich bei weitem übersteigen.
Die Kurven 9 gehen entsprechend den Schwankungsbereich für einen E-förmigen Übertragerkern, der in einen Vergußblock eingebettet ist. an. Diese Kurven sind mit 50 Kernen gewonnen. Der Schwankungsbereich der Ε-Kerne ist wesentlich kleiner. Vor allem ist nur eine verschwindende Temperaturabhängigkeit vorhanden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1
Patentanspruch:
Induktiver Meßuniformer zum Abfühlen von vorbeilaufenden Zähnen, die mit einem Material unterschiedlicher Wirbelstromverluste belegt sind, mit einem E-förmigen Übertragerkern (1), der eine äußere Hochfrequenzerregerspule (Li) und auf einem zentralen Schenkel (2) eine Meßspule (L2) irägt und in einen Vergußblock (4) eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule (4) über den durch die beiden äußeren Schenkel (3) aufgespannten Querschnitt gewickelt ist und als Rechteckspule die auf dem zentralen Schenkel (2) befindliche Meßspule (L2) umgibt.
15
DE19813147446 1981-12-01 1981-12-01 Induktiver Meßumformer Expired DE3147446C2 (de)

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