DE3205032A1

DE3205032A1 - Positionsdetektor

Info

Publication number: DE3205032A1
Application number: DE19823205032
Authority: DE
Inventors: Wataru Fuchu Tokyo Shimizu; Akira Komae Tokyo Yamashita
Original assignee: KOKUBUNJI SG KK; SG KK
Current assignee: KOKUBUNJI SG KK; SG KK
Priority date: 1981-02-20
Filing date: 1982-02-12
Publication date: 1982-11-04
Also published as: US4556886A; DE3205032C2; JPS57135917U

Description

VON KREISLER SCH'ONWALD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

PATENTANWÄLTE

KABUSHIKI KAISHA S G Dr.-Ing. von Kreisler 11973

. . . - , Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln

22-12, Mmamimachx 3-Chome, Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden

Kokubunji-shi, Tokyo-to, %'l'iJ^ues'£^Btⁱ ν ·. „-,

^{J Λ} Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln

Japan . Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln

Dipl.-Ing. G. Selting, Köln Dr. H.-K. Werner, Köln

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KÖLN 1

11. Februar 1982 Sg-fz

Positionsdetektor

Die Erfindung betrifft einen Positionsdetektor zur Erkennung von Linearpositionen, mit Primärspulen, mindestens einer Sekundärspule und mit einem in den Primär- und Sekundärspulen axial verschiebbaren Kern.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Positionsdetektor,der einen Detektorkopf aufweist, welcher imstande ist, ein Referenz-Wechselsignal in Abhängigkeit von einer linearen Position einer Phasenverschiebung oder Phasenmodulation auszusetzen.

Bekannt ist ein linearer Positionsdetektor, der mit einem Differentialtransformator arbeitet. Ein Nachteil dieses Differentialtransformators besteht darin, daß die Vorrichtung bei Störungen zur Fehlerbildung neigt, weil sie eine Spannung erzeugt, deren Amplitude der linearen Position entspricht. Bei dieser Vorrichtung verursacht beispielsweise die temperaturabhängige Änderung des Spulenwiderstandes eine Amplituden-

Telefon: (0221) 131041 · Telex: 8882307 dopa d ■ Telegramm: Dompatent Köln

„α *«··

veränderung des Erkennungssignals. Die Zuverlässigkeit dieser Vorrichtung hängt infolge der Dämpfung der Signalamplitude auf den Ubertragurigsleitungen vom Detektor zu einer Schaltung, in der das Detektorsignal verarbeitet wird, von der Länge des Leiturigsweges ab. Ferner werden Amplitudenänderungen, die auf Störungen zurückgehen, direkt als Detektorfehler ausgegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen linearen Positionsdetektor zu schaffen, der imstande ist, die ο lineare Position exakt festzustellen und nicht von durch Störungen oder andere Faktoren erzeugten Änderungen der Ausgangsamplitude beeinflußt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Primärspulen mit gegenseitigen axialen Abständen angeordnet und separat durch Referenz-Wechselstromsignale erregt sind, die phasenverschoben zueinander sind, und in der Sekundärspule ein Ausgangssignal erzeugen, das durch Phasenverschiebung des Referenzsignals entsprechend,der linearen Position des Kernes entsteht.

Der erfindungsgemäße Positionsdetektor ist so aufgebaut, daß Primärspulen und Sekundärspulen, wie sie in dem bekannten linearen Positionsdetektor mit Differentialtransformator benutzt werden, so angeordnet sind, daß entlang des linearen Bewegungsweges eines Kernes mehrere Primärspulen angeordnet sind. Die jeweiligen Primärspulen werden einzeln durch Referenz-Wechselsignale erzeugt, die gegeneinander phasenverschoben sind, so daß in einer Sekundärspule ein Ausgangssignal

entsteht, das entsprechend der linearen Position des Kernes phasenverschoben ist. Auf diese Weise wird die lineare Position des Kernes durch Messung der Phasendifferenz zwischen dem Äusgangssignal der Sekundärspule und einem der Referenzsignale ermittelt. Da die lineare Position durch Messung einer Phasendifferenz bestimmt wird, wird die Messung nicht durch Amplitudenänderungen beeinflußt, die infolge von Störungen entstehen. Auf diese Weise erfolgt eine sehr genaue Positionsmessung. Die Auflösung zur Erkennung der linearen Position kann sehr leicht verbessert werden, indem die Auflösung zur Erkennung der Phasendifferenz durch geeignete Schaltungsmaßnahmen in dem Phasendifferenzdetektor vergrößert wird. So kann beispielsweise die Frequenz eines Impulstaktes, der zum Auszählen des Phasenwinkels benutzt wird, vergrößert werden. Der erfindungsgemäße Positionsdetektor eignet sich daher für Anwendungen, die eine hohe Meßgenauigkeit erfordern.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung 'eines linearen Positionsdetektors von hoher Genauigkeit und mit vergrößertem Meßbereich. Zu diesem Zweck sind mehrere Kerne in bestimmten Intervallen axial angeordnet. So können vier Paare von Primärspulen und Sekundärspulen vorgesehen sein. Das erste und das zweite Paar werden gegenphasig zueinander von einem Sinussignal erregt, während das dritte und das vierte Paar gegenphasig zueinander von einem Kosinussignal erregt werden. Die jeweiligen Spulen sind so angeordnet, daß die Reluktanzen der Spulenpaare sich in Abhängigkeit von der linearen Position des Kernes verändern und

.: ": :":■":. X O 3205Q32

der Phasenwinkel der Reluktanzänderung zwischen den jeweiligen Spulenpaaren um einen vorbestimmten
Phasenwinkel verschoben wird. Die Phasenverschiebung der Reluktanzänderung zwischen dem ersten und dem

zweiten Paar und die Phasenverschiebung der Reluktanzänderung zwischen dem dritten und dem vierten Paar
beträgt typischerweise etwa 180°, d.h. diese Reluktanzänderungen sind gegenphasig, wogegen die Phasenverschiebung der Reluktanzänderung zwischen dem ersten und dem dritten Paar und zwischen dem zweiten und dem vierten Paar etwa 90° beträgt. Entweder die Primärspule oder die Sekundärspule können zwischen dem ersten und dem zweiten Paar oder zwischen dem dritten oder dem vierten Paar geteilt werden, d.h. für diese Paare gemeinsam vorgesehen sein.

:'2 20 5 0

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt des Detektorkopfes eines linearen Positionsdetektors/

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Generators für das Referenz-Wechselspannungssignal und eines Phasendxfferenzdetektors/ die in dem Positionsdetektor enthalten sind,

Fig. 3 ein Zeitdiagramm des Phasendifferenz-Meßvorgangs im Phasendifferenzdetektor/

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines modifizierten Ausführungsbeispiels des Generators für das Wechselstrom-Referenzsignal und des Phasendxfferenzdetektors nach Fig. 2,

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels des Phasendxfferenzdetektors nach Fig. 2, bei welchem die Phasendifferenz als Analogwert ermittelt wird,

Fig. 6 ein Zeitdiagramm von Wellenformen der an "" verschiedenen Stellen der Schaltung nach Fig. 5 erscheinenden Ausgangssignale,

Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels,bei dem eine Phasenschieberschaltung zur Verstellung des Ursprungs zwischen dem

so

Ausgang der Sekundärspule und dem Phasendifferenzdetektor im Detektorkopf vorgesehen ist.

Fig. 8 ein Wellenformdiagramm eines Ausgangssignales des Detektorkopfes, das er

zeugt wird, wenn der Kern des Detektorkopfes in Fig. 1 mit einer bestimmten Geschwindigkeit verschoben wird,

Fig. 9 bis 14 Axialschnitte von jeweils anderen Ausführungsbeispielen des Detektor

kopfes ,

Fig. 15 und 16 Schaltbilder zur Verdeutlichung der

Schaltung der Spulen bei·den Ausführungsbeispielen der Fig. 12 und 13, und

Fig. 17 ein Schaltbild zur Verdeutlichung der

Verbindung der Spulen bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 14.

Der in Fig. 1 dargestellte Detektorkopf 1 entspricht im wesentlichen einem konventionellen Differentialtransformator, mit der Ausnahme, daß die Beziehung zwischen der Primärspule und der Sekundärspule gegenüber der konventionellen Konstruktion umgekehrt ist. Bei dem Detektorkopf der Fig. 1 wird ein axial verschiebbarer Kern 3 in den hohlen Mittelteil eines Spulenkörpers 2 eingeschoben. Auf den Spulenkörper 2 sind an axial gegeneinander versetzten Stellen zwei Primärspulen 4A und 4B aufgewickelt. Auf eine geeignete Stelle des Spulenkörpers 2 (z.B. bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in der Mitte zwischen den Primär-

spulen) ist eine Sekundärspule 5 aufgewickelt. Die beiden Primärspulen 4A und 4B werden separat durch Wechselstromsignale erregt, die phasenverschoben gegeneinander sind (z.B. durch ein Sinussignal a sin ort und ein Kosinussignal a cos cot) . In der Sekundärspule 5 wird eine Spannung erzeugt, die sich aus einem von der Primärspule 4A induzierten Anteil und einem von der Primärspule 4B induzierten Anteil zusammensetzt.

Da die Primärspulen 4A und 4B von den phasenverschobenen 0 Wechs el spannungs Signalen a sin cot und a cos cot erregt wird, wird in der Sekundärspule ein Signal Y erzeugt, das sich aus der Phasenverschiebung oder der Phasenmodulation des Wechselspannungssignals sin cot in Abhängigkeit von der Position £ des Kernes 3 ergibt. Nachfolgend wird das Prinzip der Erzeugung dieses Signals erläutert. Wenn die Position des Kernes 3 mit I und der Kopplungskoeffizient der Primärspulen mit der Sekundärspule mit χ bezeichnet werden, ergibt sich

worin k eine Konstante ist, die von der Windungszahl der Spulen, der Permeabilität des Kernes u.dgl. abhängt. Unter Benutzung des Kopplungskoeffizienten χ kann das Ausgangssignal Y der Sekundärspule 5 durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

Y = a(1-x) sin cot - a (1+x) cos cot (2)

tr·

β *

Al

In der obigen Gleichung ist angenommen, daß eine Stellung, in der die Induktanz zwischen der Primärspule 4A und der Sekundärspule 5 im Gleichgewicht mit der Induktanz zwischen der Primärspule 4 B und der Sekundärspule 5 ist, die Nullposition des Kernes 3 ist, (d.h. & = 0), und daß die gegenseitige Induktanz in dieser Stellung 1 ist. Wenn man in Gleichung (2) einsetzt a (1-x) = A und a (1+x) = B, ergibt sich hieraus

Y = A sin ort - B cos ort

B sin ü)t - cos ü)t)

Da

und

in Gleichung (3) geschrieben werden können als

A B

^_____ - _cos φ _una

kann Gleichung (3) ausgedrückt werden als

Y =/2 + „2 sin (ωΐ· σοβφ - cos ωt sin φ)

Λ, SD

=/2 + 2 sin (ωt - φ).

Wenn A, B und φ auf ihre Ursprungsformen zurückgeführt werden kann Y ausgedrückt werden als

^/2a²' (1+x²

Y =^/2a²' (1+x²) sin (ü)t - cos ~¹ —^ ^- ) (4)

'2 (1+x²)

^Wenn ^2a² (1+x^{2 du}^^{ch K und} Φ durch cos

-1 1-x

^r2 η+χ²)

ersetzt werden, d.h. ^a² (1+x²) = K

cos"¹ — =φ (5)

⁷2 (Ux²)
kann Gleichung (4) umgeschrieben werden in

Y = K sin (ort: - φ) (6)

Das Ausgangssignal Y der Sekundärspule 5 ist demnach ein Wechselspannungssignal, das gegenüber dem Referenzsignal A sinoot um φ phasenverschoben ist. Die Phasendifferenz φ ist, wie Gleichung (5) zeigt, eine Funktion von χ und χ ist wiederum eine Funktion der Position i des Kernes (3). Durch Messung der Phasendifferenz φ zwischen dem Ausgangssignal Y. der Sekundärspule 5 und dem Referenzsignal sin ü)t (oder cos ort) kann man die Position Z des Kernes 3 auf der Basis der Phasendifferenz φ erhalten. Mit anderen Worten: Wenn Gleichung (5) nach χ aufgelöst wird, kann χ als Funktion f (φ) ausgedrückt werden, indem die Phasendifferenz φ als Variable benutzt wird, d.h. die Position I kann anhand der Funktion f (φ) und auf der Basis von Gleichung (1) ausgedrückt werden als

I = k · f (φ)

Ein Beispiel einer Schaltungzur Ermittlung der Position % des Kernes 3 durch Messung der Phassendifferenz φ

1 -

^:Χ

- ys -

zwischen dem Ausgangssignal Y des Detektorkopfes 1 und dem Referenzsignal a sinoit ist in Fig. 2 dargestellt. In Fig. 2 erzeugt der Referenzsignalgenerator 13 ein Wechselspannungssignal, das den Primärspulen 4A und 4B des Detektorkopfes 1 zugeführt wird. Der Phasendifferenzdetektor 14 dient zur Messung der Phasendifferenz φ. Bei dem Beispiel nach Fig. 2 mißt die Schaltung 14 die Phasendifferenz φ¹ digital. Ein Oszillator 15 erzeugt einen hochfrequenten Impulstakt CP. Die Frequenzteilerschaltung 16 teilt die Frequenz des Impulstaktes CP durch M und erzeugt Impulse Pb mit einem Teilerverhältnis von 50% und hierzu invertierte Impulse Pa. M ist eine ganze Zahl. Im einzelnen erzeugt

die Frequenzteilerschaltung, die einen rj -Frequenzteiler 17 und eine -τ? -Frequenz teiler schaltung 18 ent-

2
hält, an dem ττ -Frequenzteiler 17 den Impulstakt Pc, der dem Impulstakt CP nach Frequenzteilung um den Faktor ^ entspricht, und dieser Impulstakt Pc wird durch die Flip-Flop-Schaltung 18 durch zwei geteilt. Als Folge hiervon gibt die Flip-Flop-Schaltung 18 Rechteckimpulse mit einem Impulsteilerverhältnis von 50% und der durch M geteilten Frequenz des Impulstaktes CP am Ausgang Q und am invertierten Ausgang Q Rechteckimpulse in Form des invertierten Impulstaktes Pb aus. Die Impulstakte Pb und Pa, die um 180° phasenverschoben zueinander sind,

1
werden dem -~ -Frequenzteiler-Flip-Flop 19 bzw. 20 zuge-

11

führt, die Impulsfolgen mit den Frequenzen Tj-Pb und -=-Pa erzeugen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Impulsfolgen mit den Frequenzen ^Pb ^und ?"Pa/ ^die J^ewe:*-^{ls von} den Flip-Flop-Schaltungen 19 und 20 ausgegeben werden, ein 2M-tel der Frequenz des Impulstaktes CP haben und gegeneinander um 90° phasenverschoben sind. Die Impuls-

1 1 folgen in den Frequenzen ^Pb und ^Pa werden jeweils

Λζ

einem Tiefpaßfilter 21 bzw. 22 zugeführt, um die Grundwellenkomponenten zu erhalten. Es sei angenommen, daß das Tiefpaßfilter 21 ein Kosinuswellensignal cos oit ausgibt. In diesem Fall erzeugt das Tiefpaßfilter 22 notwendigerweise ein Sinuswellensignal sin ü)t. Das von dem tiefpaßfilter 21 ausgegebene Signal cos mt wird dur^h den Verstärker 23 verstärkt, so daß ein Signal a cos oit entsteht, das der Primärspule 4 B zugeführt wird. Das von dem Tiefpaßfilter 22 ausgegebene Signal sin oit wird von dem Verstärker 24 verstärkt und als Signal a sin tut der Primärspule 4a zugeführt.

Wie oben dargelegt, erhält man an der Sekundärspule 5 das Wechselspannurigssignal Y = K sin (tot - Φ) , das um einen der Position I des Kernes 3 entsprechenden Phasenwinkel φ gegenüber dem Signal K sin out phasenverschoben ist. Das Ausgangssignal Y wird über einen Verstärker 25 einem Polarxtätsdiskriminator 26 zugeführt. Einem weiteren Polaritätsdiskriminator 27 wird eines der Referenzsignale a sin wt über den Verstärker 24 zugeführt. Die Polaritätsdiskriminatoren 26 und 27, die aus Komparatoren bestehen, geben ein "1"-Signal aus, wenn die Amplitude des Eingangssignals (K sin (oat - φ) , a sin ujt) von positiver Polarität ist und ein "0"-Signal, wenn diese Amplitude von negativer Polarität ist.

Die Ausgangssignale der Polaritätsdiskriminatoren 26 und 27 werden jeweils Anstiegsflanken-Erkennungsschaltungen 28 und 29 zugeführt, bei denen es sich um monostabile Multivibratoren handelt, die einen kurzen Impuls ausgeben, wenn das Eingangssignal auf "1" geht.

Wenn der Phasenwinkel (cot - φ) des Ausgangssignals Y

des Detektorkopfes 1 den Wert 0° hat, gibt daher der Anstiegsflankendetektor 28 gemäß Fig. 3 einen Anstiegserkennungsimpuls Ts aus. Wenn dagegen der Phasenwinkel oit des Referenzsignals a sin wt den Wert 0° einnimmt, gibt der Anstiegsflankendetektor 29 einen Anstiegserkennungsimpuls TO aus. Das Signal Y=K sin (cot - φ) eilt dem Referenzsignal a sin cot um einen Phasenwinkel φ nach, der der Position % entspricht. Daher folgt der Anstiegsflanken-Erkennungsimpuls Ts dem Anstiegsflanken-Erkennungsimpuls TO mit einer Verzögerung, die der Phasendifferenz φ entspricht.

Den Wert der Phasendifferenz φ kann man durch Auszählen des Zeitintervalls zwischen den Anstiegsflanken-Erkennungsimpulsen TO und Ts mit Hilfe eines Zählers 30 erhalten, dem der Impulstakt CP des Oszillators 15 zugeführt wird. Dem Zähler 30 wird als Rücksetzimpuls der Impuls TO zugeführt, der dem Phasenwinkel 0 des Referenzsignals a sin o>t entspricht.

Der Zähler 30 wird daher jedesmal dann zurückgesetzt, wenn das Referenzsignal a sin uit die Phase 0 einnimmt.

Das Ausgangssignal des Zählers 30 wird einem Pufferregister 31 zugeführt, -das an seinem Abtasteingang einen Impuls Ts empfängt, der den Phasenwinkel o)t φ = 0 des Signals K sin (ü)t - φ) repräsentiert. Der Zählerstand des Zählers 30 wird jedesmal dann in das Pufferregister 31 übertragen, wenn der Impuls Ts erzeugt wird, so daß das Pufferregister 31 den der Phasendifferenz φ entsprechenden Zählerstand D, empfängt.

■ - rf -

Obwohl es möglich ist, den Zählerstand D, des Puffer-

Φ registers 31 direkt als Positionswert £ anzunehmen, kann dieser Zählwert D, auch unter Verwendung eines geeigneten Funktionsgenerators in den Positionswert £ umgeformt werden. Die Beziehung zwischen der Phasenverschiebung φ und der Position £ wird beispielsweise wie folgt berechnet:

1. Wenn die Position £ = -k ist, ist der Kopplungskoeffizient χ = -1. Daher gilt φ = cos 1 = 0.

2. Wenn die Position £^=0 ist, ist der Kopplungskoeffizient x=0. Daher gilt φ = cos — = χ*

/2 ⁴

3. Wenn die Position £ = k ist, ist der Kopplungs-

-1 Tr koeffizient χ = 1. Daher gilt φ cos Q = -~.

Aus dem obigen Rechenbeispiel ergibt sich, daß die Be-Ziehung zwischen der Phasenverschiebung φ und der Position £ nahezu linear ist, wenn die Position £ des Kernes 3 im Bereich von -k ^ £ ί k liegt. Da der Detektorkopf 1 die Position sehr fein angeben soll, besteht keine Schwierigkeit, den Verschiebungsbereich des Kernes 3 auf die Größenordnung von -k = £ 5 k zu beschränken. Dementsprechend kann der Wert D,, der die Phasenverschiebung φ angibt, direkt als derjenige Wert benutzt werden, der die Position £ des Kernes 3 angibt. In diesem Fall sollte als Nullstellung (£ = 0), d.h. als neutrale Stellung, nicht der Ursprung des Kernes 3 angenommen werden, sondern eine Stellung, in der die Phasenverschiebung φ "0" ist, d.h. bei dem obigen Rechnungsbeispiel die Stellung I = k. In dem Fall, daß der Phasenverschiebungswert D, zur Ermittlung

der Position % durch einen Punktionsgenerator umgewandelt wird, kann der Funktionsgenerator beispielsweise aus einem Festwertspeicher bestehen, in dem die Funktionen der Gleichungen (5) und (1) gespeichert sind.

Die Generatorschaltung 3 zur Erzeugung des Wechselspannungs-Referenzsignals und der Phasendifferenzdetektor 14 sind nicht auf die Ausführungsbeispiele der Fig. 2 beschränkt, sondern können auch in anderer Weise ausgebildet sein.

2 Fig. 4 zeigt ein Beispiel, bei dem der rr -Frequenzteiler 17 nach Fig. 2 fortgelassen ist, während der Referenzsignalgenerator 13a und der Phasendifferenzdetektor 14A

gemeinsam den Zählerstand 30 enthalten, der modulo ττ zählt. In Fig. 4 sind Schaltungen, die ähnliche Funktionen ausführen wie diejenigen aus Fig. 2, mit denselben Bezugszeichen versehen. Das Bit, dessen Gewicht einem Viertel desjenigen des höchstwertigen Bits ent-

spricht, nämlich das Ausgangssignal der — -Frequenzteilerstufe, wird dem Flip-Flop 18 als Impuls Pc zugeführt. Auf der Basis dieser Impulse Pc werden das Sinussignal a sin cot und das Kosinussignal a cos tot durch die Schaltungen 18 bis 24 wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 erzeugt. Das Ausgangssignal Y = K sin (cot - φ) des Detektorkopfes 1 wird durch die Schaltungen 25,26 und 28 wie im Falle von Fig. 2 verarbeitet und als Folge hiervon wird der dem Ausgangssignal Y in der Phase 0 entsprechende Impuls Ts dem Abtaststeuereingang des · Registers 31 zugeführt. Dem Dateneingang des Registers 21 wird der Zählerstand des Zählers 30 zugeführt. Der der Phasendifferenz φ entsprechende Digitalwert D* wird auf diese Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel nach

Fig. 2 in das Register 31 eingespeichert.

Während der Wert D, nach den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und 4 von den Phasendifferenzdetektoren 14 bzw. 14A in digitaler Form ermittelt wird, kann diese Ermittlung auch gemäß Fig. 5 in Analogtechnik erfolgen. Gemäß Fig. 5 werden einem Phasendifferenzdetektor 14B das Referenzsignal a sin tot und das Ausgangs signal Y des Detektorkopfes 1 zugeführt. Wenn das Ausgangssignal Y die in Fig. 6a dargestellte Wellenform hat, gibt der Polaritätsdiskriminator 50 als Antwort auf eine positive Polarität ein "1"-Signal aus und als Antwort auf negative Polarität ein "0"-Signal, wie Fig. 6b zeigt. Ein Anstiegsflankendetektor 51 gibt die in Fig. 6c dargestellten kurzen Impulse zu denjenigen Zeitpunkten aus, in denen das Ausgangssignal b des Polaritätsdiskriminators eine Anstiegsflanke aufweist. Das Referenzsignal a sin cot, das in Fig. 6d dargestellt ist, wird durch den Polaritätsdiskriminator in Rechteckform umgewandelt (e) und dann dem ^- -Frequenzteiler 53 zugeführt, so daß das Ausgangssignal f entsteht, das jeweils eine Periode des Referenzsignals a sin tot auf "1" und für die nächste Periode auf "0" geht. Das Ausgangs signal f des ·=· -Frequenzteilers 53 wird einer Integrationsschaltung 54 zugeführt, um eine Analogspannung g zu erzeugen, die der Länge der vom Anstiegspunkt oder Abfallpunkt des Ausgangssignals f der Frequenzteilerschaltung verstrichenen Zeit entspricht, wie Fig. 6g zeigt. Das Ausgangssignal g der Integrationsschaltung 54 wird einer Abtast- und Halteschaltung 55 zugeführt, um zu den Zeitpunkten, in denen der Phasenwinkel dos Signals Y - 0° ist, abqetar.tet zu werden. Der AbtasL:j teuere ingang der Abtaat- und Halte-

ZO

schaltung 55 erhält das Ausgangssignal c der Anstiegserkennungsschaltung 51 über ein Tor 56, das geöffnet wird, damit die Abtast- und Halteschaltung 55 den Ausgangsimpuls c der Anstiegserkennungsschaltung 51 em-

pfangen kann, wenn das Ausgangssignal f des -^ -Frequenzteilers 53 "1" ist, jedoch den Impuls c blockiert, wenn das AusgangsSignal f "0" ist. Das Tor 56 dient dazu, die Abtastung des negativen Astes des Ausgangssignals g, das die Integrationsschaltung 54 erzeugt wenn das Ausgangssignal f der ^ -Frequenzteilerschaltung 53 gemäß Fig. 6g "0" ist, zu unterdrücken. Demnach wird der Schaltung 55 über das Tor 56 ein Abstastimpuls h zugeführt, wenn das Ausgangssignal g der Integrationsschaltung 54 eine positive Steigung hat, wie Fig. 6h zeigt. Die Abtast- und Halteschaltung 55 führt auf diese Weise die Abtastung in jedem zweiten Zyklus aus, um eine Gleichspannung V, zu erzeugen, die der Phasendifferenz zwischen dem Referenzsignal a sin cot und dem Ausgangssignal Y des Detektorkopfes analog ist.

Bei der Befestigung des Detektorkopfes 1 an einem Objekt, ist es schwierig den Ursprung des Detektorkopfes 1 exakt mit demjenigen des Objektes in Übereinstimmung zu bringen, so daß Montagefehler auftreten können. Um derartige Fehler bei der mechanischen NuIlpunktabstimmurig zu korrigieren, ist vorzugsweise zwischen dem Detektorkopf 1 und dem Phasendifferenzdetektor 14 eine Phasenschieberschaltung 12 vorgesehen. Die Phasenschieberschaltung 12 gibt ein Signal aus, das durch Verschieben des Eingangssignals Y um einen einstellbaren Phasenwinkel erzeugt wird und dessen Betrag der Phasenverschiebung an einem Stellglied eingestellt

werden kann. Die Nullpunktverstellung erfolgt bei dieser Phasenschieberschaltung 12 auf folgende Weise: Zuerst wird die Position des zu erkennenden Objektes als Ursprung eingestellt und der Detektorkopf 1 wird an dem Objekt montiert. Wenn der Ursprung des Detektorkopfes 1 mit dem Ursprung des Objektes übereinstimmt, gibt das Ausgangssignal Y des Detektorkopfes 1 die Position für den Ursprung an (d.h. die Phasenverschiebung φ beträgt 0). Wenn ein Montagefehler vorliegt, zeigt das Ausgangssignal Y die dem Fehler entsprechende Phasendifferenz φ an. In diesem Fall wird das Stellglied 11 manuell verstellt, um den Betrag der Phasenverschiebung in der Phasenschieberschaltung 12 so einzustellen, daß die Phasenschieberschaltung 12 ein Signal Y' ausgibt, welches die Position für den Ursprung oder Nullpunkt angibt (d.h. daß die Phasendifferenz φ dieses Signales Y' in Bezug auf das Referenzsignal a sin cot 0 wird) .

Mit anderen Worten: In der Phasenschieberschaltung 12 erfolgt eine Phasenjustierung derart, daß die durch den Montagefehler erzeugte Phasendifferenz beseitigt wird. Beispielsweise kann der Betrag der Phasenverschiebung durch Verstellung eines variablen Widerstandes in der Phasenschieberschaltung 12 mittels des Stellgliedes 11 verändert werden, wodurch die Zeitkonstante der Phasenschieberschaltung 12 reguliert wird.

Wenn der Kern 3 sich bewegt, kann man die Geschwindigkeit und die Beschleunigung der Bewegung des Kernes 3 auf der Basis des Ausgangssignals Y des Detektorkopfes 1 erhalten. Wenn der Kern 3 als Funktion der Zeit t

Ιλ

verschoben wird, variiert die Phasendifferenz φ des
Ausgangssignales Y in Bezug auf das' Referenzsignal
a sin cot ebenfalls mit der Zeit. Die' Phasendifferenz
φ in Gleichung (6) kann demnach als Punktion φ (t) der Zeit gemäß der nachfolgenden Gleichung (.8) ausgedrückt werden:

Y = K sin {ü)t - φ (t) } (8)

Wenn die Winkelgeschwindigkeit des Betrages der Phasendifferenz φ (t) mit ω bezeichnet wird, gilt

- ^ωΜ

Da das Integral der Winkelgeschwindigkeit ω_Μ der Phasen differenz φ (t) entspricht, kann Gleichung (8) umgeschrieben werden in

Y = K sin { ((U-U)J₁) t - φ_ο> <¹⁰

wobei φ₀ die Anfangsphase bezeichnet.

Wenn andererseits die Winkelbeschleunigung des Betrages der Phasendifferenz φ (t) mit a„ bezeichnet wird, gilt

%t ^Φ

und somit
<fr(t) = /a_Mtdt = -SJ t² - φ₀ (12)

Gleichung (8) kann daher umgeschrieben werden zu

⁰⁶M

Y = K sin {(ω ψ t - φ₀} (13)

Ein Beispiel des Ausgangssignals Y des Detektorkopfes 1, wenn die Phasendifferenz φ(t) bei der Winkelgeschwindigkeit ω_Μ erzeugt wird, ist in Fig. 8 dargestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 wird besseren Erläuterung die Anfangsphase φ_β als 0 betrachtet. In Fig. 8 ist ferner das Referenzsignal a sin cot eingezeichnet. Das Bezugszeichen t_Q bezeichnet eine Periode des Referenzsignals und t bezeichnet eine Periode des Ausgangssignals Y des Detektorkopfes. Wie sich aus Fig. 8 und Gleichung (10) ergibt, weicht die Frequenz des Ausgangssignals Y von der Referenzfrequenz ω ab und der Betrag der Abweichung entspricht der Winkelfrequenz ω... Wenn die Frequenz des Ausgangssignals Y des Detektorkopfes mit ω bezeichnet wird, kann Gleichung (10) geschrieben werden als

Y = K sin { ( ω -ω_Μ) t - φ_ο}

= K sin (ü)_st - φ_ο) (14)

Dies bedeutet, daß die Frequenz ω₃ = ω - ω_Μ ist und daß die Winkelgeschwindigkeit ω_Μ geschrieben werden kann als

ω = ω - ω - 2π J- - 1-

M s t₀ t_s

Die Winkelgeschwindigkeit ω erhält man also durch Berechnung des einen Zyklus t des Ausgangssignals Y des Detektorkopfes und durch Erzielung des Operationsergebnisses von t und des Referenzzyklus

Im einzelnen erhält man t durch Zählen eines Zyklus

des Ausgangssignals Y mit dem Taktimpuls CP. Wenn der t entsprechende Zählwert η ist und eine Periode des Impulstaktes CP T (see.) beträgt/ gilt

t_s = n_s · T (16) .

Die eine Periode t_Q des Referenzsignals a sin wt ist vorbekannt und Gleichung (15) kann wie folgt geschrieben werden:

2ττ(η - η_η)

=—S ο ₍₁₇₎

T - η₀ · n_s)

Hierin bezeichnet nQ den dem einen Zyklus tQ entsprechenden Zählwert des Impulstaktes CP. Da 2π, Τ und nQ Konstante sind, kann man die Winkelgeschwindigkeit ω_Μ durch Auszählen eines Zyklus des Ausgangs-

signals Y des Detektorkopfes und durch Rechnung nach Gleichu:

halten.

Gleichung 17 auf der Basis dieses Zählwertes η er-

Zwischen der Winkelbeschleunigung α und der Winkelgeschwindigkeit ω besteht die folgende Beziehung:

IS

_ω ^

"-Μ dt "M At

worin Δω,- der Betrag der Änderung der Winkelgeschwindigkeit ω_Μ während des Zeitintervalls At ist. Wenn die M

Winkelgeschwindigkeit zur Zeit t₁ ω_Μ1 beträgt und die Winkelgeschwindigkeit zu der Zeit t die gegenüber t₁ um die Zeitspanne t₂ später ist, ω ₂ beträgt, gilt:

At = t

Δω,, = ω,._ο - ω,.., M M2 Ml

Da gemäß Gleichung (16) t = η · T ist, kann Gleichung

s s

(18) umgeschrieben werden zu:

^WM2 - ^ωΜ1 ω. -

^UM t S

- ω.

ⁿs

Die Winkelgeschwindigkeit a_M kann daher berechnet werden, indem die Winkelgeschwindigkeit ω_Μ für jede einzelne Periode t des Ausgangssignals Y gemessen wird und in dem dann die Differenz zwischen der Winkelgeschwindigkeit ω 2 und der Winkelgeschwindigkeit ω .. bestimmt und dann diese Differenz durch das Produkt des Zählwertes η und dii

5 f

CP geteilt wird.

wertes η und die Periodendauer T des Impulstaktes

Eine Schaltung zur Auszählung einer Periode t des Ausgangssignals Y des Detektorkopfes 1 und zur Realisierung der Gleichungen (17) und (19) ist nicht dargestellt, jedoch läßt sich eine derartige

Schaltung entsprechend der obigen Erläuterung leicht realisieren.

Die relativen Positionen der Spulen 4A, 4B und 5 im Detektorkopf 1 sind nicht auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 beschränkt. Beispielsweise kann ein zweilagiger Spulentyp gemäß Fig. 9 benutzt werden/ bei dem die Sekundärspule 5 innerhalb oder außerhalb der Primärspulen 4A und 4B angeordnet ist. In diesem Fall kann anstelle der einzigen Sekundärspule 5 ein Paar von Sekundärspulen 5A und 5B entsprechend den Primärspulen 4A und 4B gemäß Fig. 10 benutzt werden. Bei dem Beispiel der Fig. 10, bei dem jede Primärspule von einer Sekundärspule umgeben ist, bildet die Summe der Ausgangssignale der Sekundärspulen 5A und 5B das Ausgangssignal Y des Detektorkopfes. Umgekehrt zu dem Ausführungsbeispiel der Fig. 10 können die Sekundärspulen 5A und 5B auch im Innern der Primärspulen 4A und 4B angeordnet sein. Bei dem Beispiel der Fig. 10 kann ein Draht einer Primärspule und derjenige einer Sekundärspule zu einer bifilaren Windung aufgewickelt werden, anstelle separater Windungen an den inneren Sekundärspulen 5A und 5B und den äußeren Primärspulen 4A und '4B.

Beispiele mit den verbesserten Spulenkonstruktionen nach den Fig. 1,9 oder 10 zur Erzielung einer genaueren Messung und zur Vergrößerung des Meßbereiches sind in den Fig. 12,13 und 14 dargestellt.

Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 12,13 und 14 enthält ein Schieber 60 mehrere Kerne 3, die mit axialen Abständen zueinander angeordnet sind, zwischen den Kernen 3 jeweils angeordnete Abstandhalter 61 und eine

ο β ο- « * »

1%

die Kerne 3 und die Abstandhalter 61 umschließende Hülse 62. Dieser Schieber 60 kann durch ein außen angeordnetes Objekt, dessen Linearbewegung festgestellt werden soll, verschoben werden. Die Kerne 3 bestehen aus einem magnetischen Material, während die Abstandhalter 60 aus amagnetischen Material bestehen. Die axiale Länge eines jeden Kernes ist gleich der axialen Länge eines jeden Abstandhalters 61 und diese Länge beträgt £ (wobei ρ eine beliebige Zahl ist). Der Abstand für ein Teilungsmaß^bei der Anordnung des Kernes 3 beträgt p. In einem Gehäuse 63 sind Primärspulen und Sekundärspulen angeordnet und der Schieber 60 wird in die hohlen Mittelöffnungen dieser Spulen eingeschoben, wo er linear und axial verschiebbar ist. Diese Spulen sind in der Weise vorgesehen, daß sie in vier Phasen arbeiten. Die Phasen werden mit A,B,C und D bezeichnet. Die Reluktanzen dieser von den Kernen 3 erzeugten Phasen sind um 90° gegeneinander phasenverschoben, d.h. die Phase A ist z.B. eine Kosinusphase, die Phase B eine Sinusphase, die Phase C eine negative Kosinusphase und die Phase D eine negative Sinusphase.

Bei den Beispielen der Fig. 12 und 13 ist die Länge einer Spule annähernd gleich der Länge des Kernes 3, d.h. ?r · Bei diesen Beispielen sind die Primärspulen 64,65,66 und 67 und die entsprechenden Sekundärspulen 68,69,70 und 71 der zugehörigen Phasen A,B,C und D an denselben axialen Stellungen angeordnet. Bei dem Beispiel der Fig. 12 sind die Spulen 64 und 68 der Phase A angrenzend an die Spulen 66 und 70 der Phase C und die Spulen 65 und 69 der Phase B angrenzend an die Spulen 67 und 71 der Phase D angeordnet. Das Intervall zwischen diesen Spulen der Phase A und der Phase B oder das Intervall zwischen den Spulen der Phase C

ze

+ 1

und der Phase D beträgt P (n - -τ ) (wobei η eine beliebige natürlich Zahl ist). Bei dem Beispiel der Fig. 13 sind die Spulen 64 bis 67 und 68 bis 71 aufeinanderfolgend in der Reihenfolge K₁B₁C und D mit gleichen Abständen zwischen jeweils zwei benachbarten Spulen angeordnet und das Intervall zwischen den Mitten der benachbarten Spulen beträgt P (n - τ )·

Die in den Fig. 12 und 13 dargestellten Detektorköpfe 1 arbeiten insgesamt in gleicher Weise. Die Reluktanz eines jeden Magnetkreises in den Phasen A/B,C und D ändert sich, wenn der Schieber 60 linear verschoben wird. Die Phase der Reluktanzänderung ist zwischen den jeweils benachbarten Phasen um 90° verschoben. Wenn eine derartige Reluktanzänderung erfolgt, ist die Stellung der Spulen nicht notwendxgerweise auf das Beispiel der Fig. 12 und 13 beschränkt. Bei den Beispielen der Fig. 12 und 13 sind die Primärspulen 64 bis 67 und die Sekundärspulen 68 bis 71 unabhängig vorgesehen, jedoch können die Primärspulen und die Sekundärspulen auch in bifilarer Windungstechnik zusammengesetzt werden, wie oben schon erläutert wurde.

Bei dem Beispiel der Fig., 14 sind die Sekundärspulen 72, 73,74 und 75 für die Phasen A,B,C und D separat vorgesehen. Für die Phasen A und C wird eine einzige Primärspule 76 gemeinsam benutzt und für die Phasen B und D wird ebenfalls eine einzige Primärspule 77 gemeinsam benutzt. Die Gesamtlänge der SpuLengruppen aus den Spulen 72,76 und 74 der Phasen A und C beträgt P und die Gesamtl.änge der Spulengruppe aus den Spulen 73,77 und 75 für die Phasen B,D und E beträgt ebenfalls P. Das Inter-

2Ä

vall zwischen den Mitten der Spulengruppe 72,76 und 74 und der Spulengruppe 73,77,75 beträgt P (n - j). Mit dieser Anordnung wird bewirkt, daß die Reluktanz der jeweiligen Phasen A,B,C und D sich mit einer Phasenverschiebung von 90° entsprechend der linearen Verschiebung des Schiebers 60 bzw. .in derselben Weise wie bei den Beispielen der Fig. 12 und 13 ändert.

Die Primärspulen 64 bis 67 und die Sekundärspulen 68 bis 71 in den Fig. 12 und 13 sind gemäß Fig.15 oder 16 verbunden. Fig. 15 zeigt eine Verbindung,bei der die Primärspulen 64 und 66 der Phasen A und C gegenphasig zueinander von einem Sinussignal sin cot erregt sind, während die Ausgänge der Sekundärspulen 68 und 70 gleichphasig addiert werden. In gleicher Weise werden die Primärspulen 65 und 67 in den Phasen B und D gegenphasig zueinander von einem Kosinussignal cos cot erregt, während die Ausgangs signale der Sekundärspulen 69 und 71 gleichphasig addiert werden. Durch Addieren des Ausgangssignals der Phasen A und C und des Ausgangssignals der Phasen B und D erhält man ein Ausgangssignal Y = K sin (u)t - φ) , bei dem es sich um das gleiche Signal handelt, wie in Gleichung (6) angegeben ist. Fig. 16 zeigt eine Verbindung, bei der die Spulen der Phasen A und C (oder B und D) gegenphasig erregt werden, wie bei Fig. 15, bei der jedoch im Gegensatz hierzu die Primärspulen gleichphasig und die Sekundärspulen gegenphasig gewickelt sind. Man erhält ein Ausgangssignal Y = K sin (cot - φ) gemäß Gleichung (6).

- -8-fr -

Die Spulen in Fig. 14 sind in der in Fig. 17 gezeigten Weise verbunden. Die Primärspulen 76,für die Phasen A und C werden von einem Sinussignal sin wt erregt und die andere Primärspule 77 wird von dem Kosinussignal cos tot erregt. Die Sekundärspulen der entsprechenden Phasen A,C und B,D sind jeweils gegenphasig geschaltet und die Ausgangssignale dieser Sekundärspulen werden gleichphasig addiert, um das Signal Y = K sin (ü)t - φ) zu erzeugen.

In den Fig. 12 bis 17 wird das Ausgangssignal von der der Schiebestellung des Schiebers 60 (d.h. des Kernes 3) entsprechenden Phasenposition um den Winkel φ phasenverschoben, da die Reluktanz der jeweiligen Phasen A bis D gegenüber jeder benachbarten Phase (A bis D) um 90° phasenverschoben ist. Wenn der der linearen Position £ entsprechende Phasenwinkel durch ' φ repräsentiert wird, kann eine Funktion der Reluktanzänderung in jeder der Phasen A bis D für die Phase A durch cos φ, für die Phase B durch sin φ, für die Phase C durch -cos φ und für die Phase D durch -sin φ ausgedrückt werden. Die Phasenverschiebung um den Winkel φ kann durch Addieren der Signale erhalten werden, die durch Modulation · dieser Funktion mit einer Sinus- oder Kosinuswelle entstanden sind.

Die Phasen A und C oder die Phasen B und D bilden jeweils ein Paar, tragen differentiell zur Vertiefung des Modulationsfaktors bei und verstärken daher die Amplitude des AusgangssignaI.s und verbessern die Meßgenauigkeit. Wenn es auf die Meßgenauigkeit nicht besonders ankommt, können auch die Spulen für die Phasen C und D fortgelassen werden.

3*

Bei den Beispielen der Fig. 12 bis 14 kann der Meßbereich unbegrenzt erweitert werden. Da jedoch eine Periode, d.h. 2ir im Bogenmaß, der Phasenverschiebung φ im Ausgangssignal Y der Entfernung P für ein Grundmaß des Kernes 3 entspricht, kann nur eine relative Linearposition innerhalb des Bereichs von P ermittelt werden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Meßgenauigkeit bei dieser Anordnung extrem hoch ist. Wenn eine absolute Linearposition über einen großen Bereich erkannt werden soll, kann eine andere Erkennungseinrichtung mit relativ grober Genauigkeit vorgesehen werden, die den Abstand P als kleinste Einheit aufweist. Diese zweite Erkennungseinrichtung wird zusätzlich zu der beschriebenen Erkennungseinrichtung eingesetzt," so daß das Ausgangssignal der Letzteren mit demjenigen der Ersteren kombiniert wird.

Bei den obigen Ausführungsbeispielen ist ein Mechanismus vorgesehen, um den Kern 3, 3A, 3B oder 3C in den Fig. 1,9,10 oder 11 oder den Schieber 60 aus den Fig. 12,13 oderT4 gegenüber dem Körper oder Gehäuse 63, an dem die Spulen befestigt sind, gleitend zu halten, obwohl dieser Mechanismus in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Ferner können Rückstelleinrichtungen zum Zurückführen der Kerne 3, 3A, 3B und 3C oder des Schiebers 60 in die Nullposition,z.B. in Form einer Feder, vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Feder als Rückführeinrichtung so konstruiert sein, daß sie gedehnt wird, wenn sie die Nullposition einnimmt und zusammengedrückt wird, wenn das Objekt,dessen Stellung zu bestimmen ist, gegenüber der Nullposition um eine bestimmte Entfernung verschoben worden ist. Wenn das

3Z

Objekt auf eine andere Stellung in Richtung auf die Nullposition verschoben werden ist, wird die Feder entsprechend dem Maß der Verschiebung gedehnt. Durch eine solche Anordnung kann der Kern 3, der der Linearbewegung des Objektes folgt, linear verschoben werden. Anstelle der Verwendung einer Feder kann der Kern 3 oder der Schieber 60 auch direkt mit dem Objekt, dessen Position erkannt werden soll, gekoppelt werden.

Der Kern 3 braucht nicht notwendigerweise zylindrische Form zu haben, wie bei den geschilderten Äusführungsbeispielen, sondern er kann jede beliebige Form haben, sofern er imstande ist, eine Reluktanzänderung in der Form sin φ oder cos φ zu erzeugen.

Claims

Ansprüche

( 1.J Positionsdetektor zur Erkennung von Linearpositionen, — mit Primärspulen, mindestens einer Sekundärspule und mit einem in den Primär- und Sekundärspulen axial verschiebbaren Kern, dadurch gekennzeichnet , daß die Primärspulen (4A,4B) mit gegenseitigen axialen Abständen angeordnet und separat durch Referenz-Wechselstromsignale erregt sind, die phasenverschoben zueinander sind, und in der Sekundärspule (5;5A,5B) ein Ausgangssignal erzeugen, das durch Phasenverschiebung des Referenzsignals entsprechend der linearen Position des Kernes (3) entsteht.
2. Positionsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzsignale zur Erregung der Primärspulen (4A,4B) um 90° gegeneinander phasenverschoben sind.
3. Positionsdetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Primärspulen (4A,4B) vorgesehen sind, von denen die eine Primärspule (4A) durch ein sinusförmiges Referenzsignal und die andere Primärspule (4B) durch ein kosinusförmiges Referenzsignal erregt werden.
4. Positionsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (3) eine bestimmte Länge hat, um die Reluktanz eines durch die jeweiligen Spulen hindurchgehenden Magnetkreises entsprechend der linearen Position des Kernes zu verändern und daß mehrere solcher Kerne (3j3A,3B,3C) mit bestimmten Intervallen axial angeordnet sind.
5. Positionsdetektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärspulen derart angeordnet sind, daß die Phasen der Reluktanzänderungen der jeweiligen Primärspulen zueinander um einen vorbestimmten Phasenwinkel verschoben sind.
6. Positionsdetektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet/ daß vier Paare von Primärspulen (64 bis 67; 66,67) und Sekundärspulen (68 bis 71; 72 bis 75) derart angeordnet sind, daß ein erstes Paar (64,68; 76,72) und ein zweites Paar (66,70;76,74) von einem Sinussignal als Referenzsignal gegenphasig betrieben werden und daß ein drittes Paar (65,69;77,73) und ein viertes Paar (67,71;77,75) von einem Kosinussignal als Referenzsignal gegenphasig zueinander betrieben werden und daß die Phasendifferenz der Reluktanzänderung zwischen dem ersten Paar und dem zweiten Paar etwa 180°, die Phasendifferenz der Reluktanzänderung zwischen dem dritten Paar und dem vierten Paar ebenfalls etwa 180° und die Phasendifferenz der Reluktanzänderung zwischen dem ersten Paar und dem dritten oder zwischen dem zweiten Paar und dem vierten Paar etwa 90° beträgt.
7. Positionsdetektor nach.Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Primärspulen oder die Sekundärspulen gemeinsam von dem ersten Paar und dem zweiten Paar benutzt werden und daß entweder die Primärspulen oder die Sekundärspulen gemeinsam von dem dritten Paar und dem vierten Paar benutzt werden.
8. Positionsdetektor nach einem der Ansprüche 4,5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne (3;3ä,3B,3C) in solcher Konfiguration und Stellung angeordnet sind, daß die Reluktanzänderung für einen Zyklus einer trigonometrischen Funktion bei einer linearen Verschiebung um ein Grundmaß der Kerne erzeugt wird.
9. Positionsdetektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne (3) zylindrisch ausgebildet und hintereinander mit einem Abstand oder einem Abstandhalter (61) angeordnet sind, dessen Länge gleich der Länge eines jeden benachbarten Kernes ist.
10.Positionsdetektor nach einem der Ansprüche 1,4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Referenzsignalgenerator (13,13ä) zur Erzeugung von Wechselspannungs-Referenzsignalen, die gegeneinander phasenverschoben sind und den Primärspulen zugeführt werden und mindestens ein Phasendifferenzdetektor (14;14A;14b) zur Erkennung der Phasendifferenz zwischen einem der Referenzsignale und dem Ausgangssignal der Sekundärspule vorgesehen sind.
11.Positionsdetektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Geschwindigkeitserkennungseinrichtung zur Erkennung der Geschwindigkeit der linearen Verschiebung des Kernes als Antwort auf die Differenz der Frequenz- oder Periodendauer zwischen den Referenzsignalen und dem Ausgangssignal der Sekundärspule vorgesehen ist.
12. Positionsdetektor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beschleunigungserkennungseinrichtung zur Ermittlung des Betrages der von der Geschwindigkeitserkennungsschaltung ermittelten Geschwindigkeit vorgesehen ist, um die Beschleunigung der linearen Verschiebung des Kernes anhand der Größe der Geschwindigkeitsänderung zu ermitteln.