DE3212149C2

DE3212149C2 - Drehwinkelgeber

Info

Publication number: DE3212149C2
Application number: DE19823212149
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter 1000 Berlin Schulz
Original assignee: OELSCH KG 1000 BERLIN DE; Oelsch Kg 1000 Berlin
Current assignee: Fernsteuergeraete Kurt Oelsch GmbH
Priority date: 1982-04-01
Filing date: 1982-04-01
Publication date: 1985-06-20
Also published as: DE3212149A1

Abstract

Ein Drehwinkelgeber enthält eine kreisbogenförmig gewickelte Spule (10) mit Mittenanzapfung (12). Ein mit einer Eingangswelle verbundener Anker (34) greift mit einem im Querschnitt U-förmigen, bogenförmigen Teil mit weichmagnetischen Streifen über die Spule (10), so daß das Streufeld beeinflußt wird.

Description

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kennzeichnet, daß

a) der Anker (34) als Drehteil mit einer Scheibe und zwei längs deren Umfangs verlaufenden koaxialen Rippen (53,60) ausgebildet ist, wobei die Rippen (58, 60) die Seitenwandungen des U-förmigen Querschnitts bilden, und

b) der wenigstens eine Streifen (52,54) aus weichmagnetischem Werkstoff sich nur über einen Teil des Umfangs erstreckt

8. Drehwinkelgeber nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das unmagnetische Material Aluminium ist

dadurch gekennzeichnet, daß

20 Die Erfindung betrifft einen Di ehwinkelgeber enthaltend

e) der Anker (34) die Spule (10) außen in einer nur a) das Streufeld beeinflussenden Weise umgreift

und b)

f) die Spule (10) einen wenigstens teilweise ferro- 25 c) magnetischen Kern (36) aufweist

2. Drehwinkelgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (34) gegenüber der d) Spule (10) durchdrehbar ist

3. Drehwinkelgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Spule (10) auf einen ringförmigen Kern (36) aus unmagnetischem Material gewickelt ist und

b) in den Kern (36) wenigstens ein Streifen (42,44) aus weichmagnetischem Werkstoff eingelassen ist.

4. Drehwinkelgeber nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß

eine auf einem Kreisbogen gewickelte Spule mit Mittenanzapfung,

eine zu der Spule konzentrische Eingangswelle und einen mit der Eingangswelle verbundenen, bogenförmigen, wenigstens teilweise ferromagnetischen Anker, der längs der Spule relativ zu d^r Mittenanzapfur.g beweglich ist, und

eine Schaltungsanordnung, die auf Änderungen der Induktivitäten der beiderseits der Mittenanzapfung gebildeten Spulenteile zur Bildung eines Drehwinkelsignals anspricht.

a) der Querschnitt des Kerns (36) ein in Axialrichtung langgestrecktes Rechteck mit abgerundeten Ecken bildet und

b) in die so gebildeten inneren und äußeren Mantelflächen (38, 40) des ringförmigen Kerns (36) je ein Streifen (42, 44) aus weichmagnetischem Werkstoff eingelassen ist.

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5. Drehwinkelgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Anker (34) einen bogenförmigen, im Querschnitt U-förmigen Körper (46) aus unmagnetischem Material enthält, der um die Spule (10) herumgreift, und

b) in diesen Körper (46) wenigstens ein Streifen (52, 54) aus weichnagnetischem Werkstoff eingelassen ist, der dem wenigstens einen Streifen (42, 44) aus weichmagnetischem Werkstoff in dem Kern (36) zugeordnet ist.

6. Drehwinkelgeber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Streifen (52,54) sich in Umfangsrichtung zur Erzielung einer gewünschten Charakteristik des Drehwinkelgebers ändert

7. Drehwinkelgeber nach Anspruch 6, dadurch ge-

Bei bekannten Drehwinkelgebern dieser Art greift der Anker mit einem Kern aus weichmagnetischem Werkstoff mehr oder weniger weit in die bogenförmig gewickelten Spulenteile. Bei einer Drehbewegung des Ankers aus einer Mittellage wird der Kern weiter in die eine Spulenhälfte hinein- und dafür entsprechend aus der anderen Spulenhälfte herausbewegt. Damit wird die Induktivität der einen Spulenhälfte erhöht und die der anderen Spulenhälfle vermindert. Eine Schaltungsanordnung, in welcher die Spulenhälften in einer Brückenschaltung liegen, liefert ein vom Drehwinkel abhängiges Ausgangssignal.

Durch die DD-PS 1 21 547 ist ein Drehwinkelgeber bekannt, bei dem im Luftspalt eines mitteis Trägerfrequenzspannung erregten Magnetkreises eine drehbare Rahmenflachspule angeordnet ist. In dieser Rahmenflachspule wird eine vom Drehwinkel der Rahmenflachspule abhängige Wechselspannung induziert

Die FR-PS 21 94 945 zeigt einen Winkelgeber mit zwei aufgetrennten Ringen aus magnetischem Material, die konzentrisch angeordnet sind. Durch eine Spule an der Trennstelle wird im äußeren Ring ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, das durch den Luftzwischenraum auf den inneren Ring übergreift. Zu beiden Seiten der Trennstelle des inneren Rings sind zwei Empfangsspulen angeordnet und so verschaltet, daß sich die induzierten Spannungen aufheben. Um den inneren Ring ist eine Kurzschlußspule verschiebbar angeordnet. Durch die Veränderung der magnetischen Kopplung wird die Höhe der induzierten Spannung abhängig von der Stellung der Kurzschlußspule.

Die GB-PS 11 79 754 betrifft ein Lagemeßgerät, bei welchem die Phase einer Wechselspannung durch eine gegenseitige Lageveränderung zweier mit Folgen von ferromagnetischen Marken versehnener Teile verän-

derbar ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehwinkelgeber der eingangs definierten Art so auszubilden, daß die Charakteristik von Ausgangssignal über Drehwinkel mit hoher Genauigkeit eimern vorgegebenen Verlauf folgt, z. B. linear ist

Der Drehwinkelgeber soll weiterhin durchdrehbar sein, so daß er keine Anschläge für den Anker benötigt, die zu Störungen Anlaß geben können. Schließlich soll der Drehwinkelgeber leicht herstellbar sein.

Erfindungsremäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß

e) der Anker die Spule außen in einer nur das Streufeld beeinflussenden Weise umgreift,

f) die Spule einen wenigstens teilweise ferromagnetischen Kern aufweist

Die Spule hat einen Anfang und ein Ende. Infolgedesist wenigstens ein Streifen aus weichmagnetischem Werkstoff eingelassen. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsfonn bildet der Querschnitt des Kerns ein in Axialrichtung langgestrecktes Rechteck mit abgerundeten Ecken. In den so gebildeten inneren und äußeren Mantelflächen 38 und 40 des ringförmigen Kerns 38 ist je ein Streifen 42 bzw. 44 aus weichmagnetischem Werkstoff eingelassen.

Der Anker 34 enthält einen bogenförmigen, im Quer-ο. schnitt U-förmigen Körper 46 aus unmagnetischem Material, der von rechts in F i g. 3 und 2 um die Spule 10 herumgreift Auf den Innenflächen 48 und 50 dieses Körpers 46 sind Streifen 52 bzw. 54 aus weichmagnetischem Werkstoff eingelassen. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist der Anker 34 als Drehteil mit einer Scheibe 55 und zwei längs deren Umfangs verlaufenden, koaxialen Rippen 58 und 60 ausgebildet Dabei bilden die Rippen 58 und 60 die Seitenwandungen des U-förmigen Querschnitts. Die Streifen 52 und 54

sen tritt ein Streufeld auf. Durch den ferromannetischen 20 erstrecken sich nur über einen Teil des Umfangs.

Anker, der nur das Streufeld beeinflußt, wird ein Teil der Die Breite der Streifen 52 und 54 kann sich in UmKraftlinien des Streufeldes durch ferromagnetisches
Material geleitet. Die Länge dieses Weges durch ferro-

magnetisches Material wird bei einer Auslenkung des fangsrichtung zur Erzielung einer gewünschten Charakteristik des Drehwinkelgebers ändern.

Das unmagnetische Material sowohl für den Kern 36

Ankers aus der Mittelstellung gegensinnig verändert. Es 25 als auch für den Anker 34 ist bei der bevorzugten Aushat sich gezeigt, daß mit einem so aufgebauten Dreh- führungsform Aluminium,
winkelgeber eine gute Linearität in einem relativ großen Bereich erzielbar ist

Der Anker 34 sitzt mit einer Nabe 62 auf der Eingangswelle 20 und ist mittels einer Schraube 64 auf dieser gesichert. Ein Mantelteil 66 und ein Deckelteil 68

der Kern ohne weiteres über mehr als 360° durchge- 30 decken die gesamte beschriebene Anordnung ab. In eidreht werden. Es brauchen daher keine mechanischen nem Kragen 70 des Deckelteils 68 sitzt ein Lager 72. In Anschläge für den Kern vorgesehen zu werden. Die diesem Lager 72 ist das Ende der Eingangswelle 20 gela-Fertigung wird erleichtert gert An dem Mantelteil 66 sind Anschlußklemmen 74

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der vorgesehen, die mit Anfang 14, Ende 16 und Mittenan-

zapfung 12 der Spule 10 verbunden sind.

Die zugehörige Schaltung ist in F i g. 4 dargestellt. Ein Oszillator 76, der von einer Versorgungsgleichspannung an Klemmen 78 gespeist wird, liefert eine Wechselspannung an einem Transformator 80. Diese Wechselspannung erzeugt Ströme durch die beiden Hälften der Spule 10. Diese Ströme hängen von den Induktivitäten der beiden Hälften und damit von der Stellung des Ankers 34 ab. Die Ströme werden durch Dioden 82 bzw. 84 gleichgerichtet und laden Kondensatoren 86 bzw. 88 auf. Zu den Kondensatoren 86 und 88 ist je ein ohmscher Widerstand 90 bzw. 92 parallelgeschaltet. Die Kondensatoren 86 und 88 sind mit ihren Spannungen gegeneinandergeschaltet Wenn die Induktivitäten in den beiden Hälften der Spule 10 gleich sind, werden die Kondensatoren 86 und 88 symmetrisch aufgeladen, und die resultierende Gleichspannung ist null. Bei einer Unsymmetrie werden auch die Kondensatorspannungen unsymmetrisch. Es erscheint eine resultierende Gleichspannung von entweder positivem oder ne-

wandung. Die Spule 10 sitzt auf einer Platte 30 aus 55 gativem Vorzeichen je nach der Richtung der Winkelisolierendem Material. Diese Platte 30 ist mittels eines in auslenkung. Diese Gleichspannung wird durch einen die Ringnut 28 einrastenden Federringes 32 auf der Ge- Kondensator 94 geglättet.

häusegrundplatte 18 gehalten. Mit einem zentralen Die Gleichspannung liegt über einen Widerstand 96

Durchbruch sitzt die Platte 30 auf dem Kragen 24. an einem Eingang 98 eines Operationsverstärkers 100.

Mit der Eingangswelle 20 ist ein bogenförmiger, fer- 60 An einem anderen Eingang 102 des Operationsverstärromagnetischer Anker 34 verbunden, der längs der Spu- kers 100 liegt über einen Widerstand 104 eine Span-Ie 10 relativ zu der Mittenanzapfung 12 beweglich ist nung, die an einem Potentiometer 106 abgegriffen wird. Dieser bogenförmige Anker 34 besitzt U-förmigen Die Speisespannung für das Potentiometer 106 wird erQuerschnitt und umgreift die Spule 10 außen, wie am halten über einen von dem Oszillator 70 gespeisten besten aus Fig.3 ersichtlich ist. Dieser Anker 34 ist 65 Transformator 108 und eine Gleichrichterbrücke 110.

Der Anker kann anders als ein in die Spule eingreifen-

Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch eine Vorderansicht des Drehwinkelgebers.

Fig.2 zeigt einen Längsschnitt des Drehwinkelgebers.

F i g. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Einzelheit von F i g. 2.

F i g. 4 ist ein Schaltbild.

Der Drehwinkelgeber enthält eine auf einem Kreisbogen gewickelte Spule 10 mit einer Mittenanzapfung 12. Die Spule 10 erstreckt sich von einem Anfang 14 über die Mittenanzapfung 12 bis zu einem Ende 16.

In einer Gehäusegrundplatte 18 ist eine Eingangswelle 20 in einem Lager 22 konzentrisch zu der Spule 10 drehbar gelagert. Das Lager 22 sitzt in einem Kragen 24 der Gehäusegrundplatte 18. Die Gehäusegrundplatte 18 hat einen Rand 26 mit einer Ringnut 28 in dessen Innengegenüber der Spule 10 durchdrehbar.

Die Spule 10 ist auf einen ringförmigen Kern 36 aus unmagnetischem Material gewickelt In diesen Kern 36 Die gleichgerichtete Wechselspannung wird durch einen Kondensator 112 geglättet. Die erhaltene Gleichspannung wird durch eine Stabilisatorschaltung mit ei-

nem Widerstand 114 und einer Zenerdiode 116 stabilisiert.

An der stabilisierten Spannung liegt eine Kette mit einem Widerstand 118, einem Potentiometer 120 und einem Widerstand 122. Der Schleifer des Potentiometers 120 ist mit einer Seite des Kondensators 94 verbunden. Es wird so ein Referenzpunkt für die auf den Operationsverstärker geschalteten Spannungen geschaffen. Parallel zu der Kette 118, 120, 122 liegt eine Kette mit drei Widerständen 124,126,128. Das Potentiometer 106 liegt an dem mittleren Widerstand 126.

Ein Potentiometer 130, dessen Schleifer mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 100 verbunden ist, gestattet eine Einstellung der Gegenkopplung und damit des YerstärkungsgradeSi Die Ausgangsspannung wird zwischen Klemmen 132,134 abgegriffen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche: 1. Drehwinkelgeber enthaltend

a) eine auf einem Kreisbogen gewickelte Spule (10) mit Mittenanzapfung (12),

b) eine zu der Spule (10) konzentrische Eingangswelle (20) und

c) einen mit der Eingangswelle (20) verbundenen, bogenförmigen, wenigstens teilweise ferromagnetischen Anker (34), der längs der Spule (10) relativ zu der Mittenanzapfung (12) beweglich ist, und

d) eine Schaltungsanordnung (F i g. 4), die auf Änderungen der Induktivitäten der beiderseits der Mittenanzapfung (12) gebildeten Spulenteile zur Bildung eines Drehwinkelsignals anspricht,

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