DE3305403A1 - DIFFERENTIAL TRANSFORMER AND DIFFERENTIAL TRANSFORMER SYSTEM - Google Patents
DIFFERENTIAL TRANSFORMER AND DIFFERENTIAL TRANSFORMER SYSTEMInfo
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Description
PATENTANWALT ::·::.-· Jb-rtsoPATENT ADVOCATE :: · :: .- · Jb-rtso
DIPL-INCWERNERLORENZDIPL-INCWERNERLORENZ
07.02.1983 Kn Akte: ST 103202/07/1983 Kn file: ST 1032
Anmelder:Applicant:
1 . Saburo Chugun 2. Teiichi Nishikawa1 . Saburo Chugun 2. Teiichi Nishikawa
No. 154, Ikari, Ohaza No- 28-20, Misono 1-chomeNo. 154, Ikari, Ohaza No- 28-20, Misono 1-chome
Kawa-guchi-shi, Saitama-ken Itabashi-ku, TokyoKawa-guchi-shi, Saitama-ken Itabashi-ku, Tokyo
Japan JapanJapan Japan
Differentialtransformator und
DifferentialtransformierungssystemDifferential transformer and
Differential transformation system
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Differentialtransformator, des sogenannten Verschiebungs-Spannungs-Wandlers, zum Umwandeln einer mechanischen Verschiebung in eine Spannungsänderung C The present invention relates to a differential transformer, the so-called displacement-voltage converter, for converting a mechanical displacement into a voltage change C
Ein Differentialtransformator ist sehr gut bezüglich Präzision, Haltbarkeit, Linearität, Herstellbarkeit und Produktivität oder der Handhabung im Vergleich zu Verschiebespannungswandler und er wird am häufigsten zur Zeit als ein Wandler dieser Art verwendet,A differential transformer is very good in terms of precision, Durability, linearity, manufacturability and productivity or handling versus displacement voltage converters and it is most commonly used at present as a transducer of this type,
Soweit bekannt ist, bringen die bekannten Differentialtransformatoren die vorstehend genannten verschiedenen Leistungsfähigkeiten in einem ausreichenden Maße für allgemeine Meßergebnisse und für die Rückkoppelungsinformation einer automatischen Steuerung, aber sie müßen mit einer sehr hohen Präzision hergestellt werden, in den Fällen, in denen sie für Meßergebnisse von äußerster Genauigkeit verwendet werden sollen. Durch diese Forderung ergeben sich Umstände, durch die der bekannte Differentialtransformator in seinem Gewicht und seiner Größe so stark erhöht werden muß, daß seine Produktionskosten ansteigen,As far as is known, bring the known differential transformers the aforementioned various capabilities to a sufficient extent for general measurement results and for the feedback information of an automatic control, but they must have a very high one Precision are made in those cases where they are used for measurement results of the utmost accuracy should. This requirement gives rise to circumstances by which the weight of the known differential transformer and its size must be increased so much that its production costs rise,
Der vorliegenden Erfindung liegt unter Berücksichtigung dieser Umstände die Aufgäbe zugrunde, unter Beibehaltung des Prinzipes des Differentialtransformators selbst einen Differentialtransformator zu schaffen, der es ermöglicht, die genannten Leistungsfähigkeiten bzw« Wirkungsweisen mit vernünftigem Kostenaufwand zu realisieren, wie er durch einen Transformator hoher Güte der bekannten Art nicht erreichbar ist, wobei gleichzeitig eine genügende Lebensdauer bzw. Beständigkeit gegeben sein soll»Taking these circumstances into account, the present invention is based on the objects, while maintaining the Principles of the differential transformer itself a differential transformer to create that makes it possible to use the aforementioned capabilities or modes of action with reasonable Realize costs that cannot be achieved by a high-quality transformer of the known type is, whereby at the same time a sufficient service life or durability should be given »
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Differentialtransformierungssystem zu schaffen, das einen willkürlichen großen Bereich messen kann, was nach dem Stand der Technik als unerreichbar angesehen wird.Another object of the present invention is to provide a differential transformation system that does can measure an arbitrarily large area, which is considered unreachable according to the prior art.
Weitere Zwecke, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus den nachfolgend anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen αFurther purposes, features and advantages of the present invention emerge from the claims and from the following Embodiments α described with reference to the drawing
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Differentialtransformators nach dem Stand der Technik,Fig. 1 is a schematic representation of a differential transformer According to the state of the art,
Fig 2.Fig 2.
a und b schematische Darstellungen nach einem erstena and b are schematic representations according to a first
Ausführungsbeispiel einer 1.. Erfindungsart in einem kernlosen Zustand und in einem Zustand mit einem sich bewegenden Glied, das einen Kurzschlußring trägt,Embodiment of a 1st type of invention in one coreless state and in a state with a moving member having a short-circuit ring wearing,
F i g . 3 .F i g. 3.
a und b schematische Darstellungen einer zweiten Ausgestaltung der 1. Erfindungsart, jeweils in einem Zustand, in dem ein sich bewegendes Glied aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität auf der Innenseite und der Außenseite einer ersten Wicklung und von zweiten Wicklungen angeordnet ist, und in einem Zustand, in dem ein Kurzschlußring auf dem genannten sich bewegenden Glied aus hochpermeablen Material angeordnet ist.a and b are schematic representations of a second embodiment of the first type of invention, each in FIG a state in which a moving member made of a material having high magnetic permeability on the inside and the outside of a first winding and a second Windings is arranged, and in a state in which a short-circuit ring on said moving member made of highly permeable material is arranged.
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausgestaltung der 1. Erfindungsart.4 shows a schematic representation of a third embodiment of the first type of invention.
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer vierten Ausgestaltung der 1. Erfindungsart, die mit der Fig. 4 korrespondiert,Fig. 5 is a schematic representation of a fourth embodiment of the first type of invention, which with which corresponds to FIG. 4,
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer ersten Ausgestaltung einer 2. Erfindungsart.6 shows a schematic representation of a first embodiment of a second type of invention.
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer ersten Ausgestaltung einer 3. Erfindungsart und7 shows a schematic representation of a first embodiment of a third type of invention and
Fig. 8 eine schematische Darstellung der grundlegensten Ausgestaltung der 3. Erfindungsart.8 is a schematic representation of the most basic embodiment of the third type of invention.
Nachfolgend wird eine erste Art der Erfindung beschrieben. Zum besseren Verständnis wird das Prinzip des Differentialtransformators dieser Erfindung im Vergleich mit einem Differentialtransformator der bekannten Art beschrieben.A first mode of the invention will now be described. For a better understanding, the principle of the differential transformer of this invention compared to a differential transformer of the known type.
Fig. 2 a zeigt den Abgriffspulenteil eines Differentialtransformators, in dem zweite Wicklungen 2 und 3 in der Längsrichtung (x) einer ersten Wicklung 1 gleichmäßig geteilt sind. Diese ersten und zweiten Wicklungen 1, 2 und unterscheiden sich nicht von denen der bekannten Art, wie sie in der Fig. 1 dargestellt sind. In einem derartigen kernlosen Zustand werden in den zweiten Wicklungen 2 und 3 gegenseitig induzierte Spannungen E (21) und E (31) induziert, die miteinander in Phase sind und einen gleichen Pegel haben. Wenn deshalb die gleichen Phasenanschlüsse der beiden zweiten Wicklungen 2 und 3 unterschiedlich verbunden sind, ergibt sich ein Gegenphasenzustand, so daß keine Spannung am Ausgangsanschluß 6 durch diesen Aufhebeeffekt erzeugt wird. Nach dem bekannten Prinzip wird zwischen die kernlosen ersten und zweiten Wicklungen 1, 2 und 3 von Fig. 2 a ein bewegtes Glied 40 eingeschoben, das einen Kern 4 mit einer hohen magnetischen Permeabilität besitzt, um den gegenseitigen Induktionsfaktor zu erhöhen, so daß eine Spannungsdifferenz von E (2) - E (3) (wie in der Fig. 1 dargestellt) erzielbar ist,Fig. 2a shows the tap coil part of a differential transformer, in which second windings 2 and 3 are evenly divided in the longitudinal direction (x) of a first winding 1. These first and second windings 1, 2 and 2 do not differ from those of the known type as shown in FIG. In such a coreless state, mutually induced voltages E (2 1 ) and E (3 1 ) which are in phase with each other and have an equal level are induced in the second windings 2 and 3. Therefore, if the same phase connections of the two second windings 2 and 3 are connected differently, an antiphase condition results, so that no voltage is generated at the output connection 6 by this cancellation effect. According to the known principle, a moving member 40 is inserted between the coreless first and second windings 1, 2 and 3 of Fig. 2a, which has a core 4 with a high magnetic permeability to increase the mutual induction factor, so that a voltage difference from E (2) - E (3) (as shown in Fig. 1) can be achieved,
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und zwar entsprechend der Verschiebung des beweglichen Gliedes 40 durch ein zu messendes Objekt 5.according to the displacement of the movable member 40 through an object to be measured 5.
In der ersten Ausgestaltung ist im Gegensatz dazu ein bewegliches Glied 41 zwischen die kernlosen ersten und zweiten Wicklungen 1,2 und 3 der Fig. 2 a, wie in der Fig. 2 b dargestellt, eingeschoben, das einen Kurzschlußring 7 für eine gegenseitige Induktionsdämpfung aufweist. D ieser Kurzschlußring 7 besteht aus einem hochleitfähigen Material (wie z.B. Kupfer) und ist in Ringform ausgebildet. Der Grund, weshalb eine Dämpfung der gegenseitigen Induktion erreicht wird, wenn das hochleitfähige Material in Ringform vorliegt, liegt in dem Phänomen, daß der Bereich, der sich zwischen den ersten und zweiten Wicklungen 1, 2 und 3 erstreckt und der durch die wirksame Länge 1 des Kurzschlußringes 7 besetzt ist, seinen magnetischen Fluß fast in Form von Induktionsleistung in dem Kurzschlußring 7 verbraucht hat. Als Ergebnis davon erhalten die induzierten Spannungen der zweiten Spulen 2 und 3 entsprechend niedrigere Spannungen E (2") und E (3"), wobei die Dämpfung in einem Ausmaß auftritt, die dem eingenommenen Prozentsatz des Raumes entspricht, der durch den Kurzschlußring 7 überdeckt ist. Es ist das Grundprinzip des Differentialtransformators der ersten Art der Erfindung die Spannungsdifferenz von E (2") - E (3") zu erhalten, die in Übereinstimmung mit der Verschiebung des beweglichen Gliedes 41, das mit dem Kurzschlußring 7 versehen ist, verursacht wird. Mit anderen Worten kann man sagen, daß die erste Art der Erfindung auf einem Grundprinzip basiert, das absolut konträr dem gegenseitigen Induktionskupplungseffekt zwischen den ersten und zweiten Wicklungen 1, 2 und 3, d.h. dem Grundprinzip des Differentialtransformators der bekannten Art ist, so daß dies nunmehr als "magnetischer Entkoppelungseffekt" bezeichnet werden kann.In the first embodiment, in contrast, a movable member 41 is inserted between the coreless first and second windings 1, 2 and 3 of FIG. 2 a, as shown in FIG. 2 b, which has a short-circuit ring 7 for mutual induction damping . This short-circuit ring 7 consists of a highly conductive material (such as copper) and is designed in a ring shape. The reason why attenuation of the mutual induction is achieved when the highly conductive material is in the form of a ring lies in the phenomenon that the area which extends between the first and second windings 1, 2 and 3 and that by the effective length 1 of the short-circuit ring 7 is occupied, its magnetic flux has almost consumed in the form of induction power in the short-circuit ring 7. As a result of this, the induced voltages of the second coils 2 and 3 receive correspondingly lower voltages E (2 ") and E (3"), the attenuation occurring to an extent corresponding to the percentage of the space occupied by the short-circuit ring 7 is. It is the basic principle of the differential transformer of the first mode of the invention to obtain the voltage difference of E (2 ") - E (3") caused in accordance with the displacement of the movable member 41 provided with the short-circuit ring 7. In other words it can be said that the first type of the invention is based on a basic principle which is absolutely contrary to the mutual induction coupling effect between the first and second windings 1, 2 and 3, ie the basic principle of the differential transformer of the known type, so this is now can be referred to as the "magnetic decoupling effect".
Die Figuren 3 a und b zeigen die zweite Ausgestaltung der ersten Art der Erfindung.Figures 3 a and b show the second embodiment of the first type of invention.
Wie aus der Fig. 3 a ersichtlich ist, ist ein hochmagnetisches permeables bewegliches Glied 42 über dem Inneren und der Außenseite der wirksamen Länge der kernlosen ersten und zweiten Wicklungen 1, 2 und 3 der Fig. 2 a angeordnet. In diesem Falle sind die Spannungen, die in beiden Wicklungen 2 und 3 induziert werden sollen, auf kE (2') und kE (3') erhöht, welche die Multiplikationen von denjenigen der kernlosen Art der Fig. 2 a mit einem Faktor sind, der der spezifischen magnetischen Permeabilität k des hochmagnetischen permeablen Materiales entspricht. Die zweite Ausgestaltung besteht somit aus einem beweglichen Glied 42, das als Ganzes aus einem hochmagnetischen permeablen Material hergestellt ist und einen Kurzschlußring 7 auf dem sich bewegenden Glied 42 (wie in der Fig. 3 b dargestellt) trägt, wodurch eine präzisere Spannungsdifferenz E (2"') - E (3MI) erreicht werden kann, als diejenige nach der vorstehenden ersten Ausgestaltung der Fig. 2 b.As can be seen from Figure 3a, a highly magnetic permeable movable member 42 is disposed over the inside and outside of the effective length of the coreless first and second windings 1, 2 and 3 of Figure 2a. In this case the voltages to be induced in both windings 2 and 3 are increased to kE (2 ') and kE (3'), which are the multiplications of those of the coreless type of Fig. 2a by a factor, which corresponds to the specific magnetic permeability k of the highly magnetic permeable material. The second embodiment thus consists of a movable member 42, which is made as a whole of a highly magnetic permeable material and carries a short-circuit ring 7 on the moving member 42 (as shown in Fig. 3b), whereby a more precise voltage difference E (2 "') - E (3 MI ) can be achieved than that according to the above first embodiment of FIG. 2 b.
Der Ausdruck "das bewegliche Glied ist in seiner Gesamtheit aus einem hochmagnetischen permeablen Material hergestellt" bedeutet in diesem Zusammenhange eine Konstruktion, in der das hochmagnetische permeable Material über dem Inneren und der Außenseite der wirksamen Länge der ersten und zweiten Wicklungen ausgebildet ist und zwar sogar, wenn sich das bewegliche Glied bis zu seinem maximalen Hub bewegt. Andererseits wurde der Ausdruck "Ringform" in der Bedeutung gewählt, daß damit eine vorbestimmte Länge "1" (wie in der Fig. 2 b ersichtlich) und ein ringförmiger Querschnitt gemeint sind. Die Bildung des Kurzschlußringes 7 kann durchThe expression "the movable member is in its entirety made of a highly magnetic permeable material "means in this context a construction in which the highly magnetic permeable material over the inside and outside of the effective length of the first and second Windings is formed even when the movable member moves to its maximum stroke. on the other hand the term "ring shape" was chosen to mean that a predetermined length "1" (as in Fig. 2 b) and an annular cross-section are meant. The formation of the short-circuit ring 7 can through
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Wickeln eines Kupferdrahtes oder ähnlichem auf das hochmagnetische permeable bewegliche Glied 42 hergestellt werden, durch Aufwickeln und Befestigen eines dünnen Streifens auf dem sich bewegenden Glied 42 oder durch teilweises Beschichten oder Plattieren des beweglichen Gliedes 42 mit dem dünnen Streifen.Winding a copper wire or the like on the highly magnetic permeable movable member 42 can be made by winding and securing a thin strip on it the moving member 42 or by partially coating or plating the moving member 42 with the thin Stripes.
Die Fig. 4 zeigt die dritte Ausgestaltung der ersten Art der Erfindung. Diese dritte Ausgestaltung begründet sich auf der zweiten Ausgestaltung nach der Fig. 3 b und teilt den Kurzschlußring 7 in zwei getrennte Glieder 7 a und 7 b, die in einem vorbestimmten räumlichen Abstand d voneinander getrennt angeordnet sind. Genauer gesagt, die getrennten Kurzschlußringglieder 7 a und 7 b sind in der Nähe der zwei Enden Y der ersten und zweiten Wicklungen 1, 2 und 3 positioniert. Auf diese Weise sind die Kurzschlußringglieder 7 a und 7 b selbstverständlich vertikal zusammen mit dem beweglichen Glied 42 bewegbar. Als Ergebnis davon ist es möglich, die Nichtlinearität in der Nähe der zwei Endteile Y des Differentialtransformators zu verhindern und ferner den linearitätserhaltenden Bereich der zweiten Ausgestaltung für eine gleiche Wicklungslänge, für die Gesamtlänge des Kurzschlußringes und für die Kernlänge zu vergrößern.Fig. 4 shows the third embodiment of the first type of Invention. This third embodiment is based on the second embodiment according to FIG. 3 b and divides the short-circuit ring 7 into two separate members 7 a and 7 b, which are separated from each other at a predetermined spatial distance d are arranged. More precisely, the separate short-circuit ring members 7 a and 7 b are positioned near the two ends Y of the first and second windings 1, 2 and 3. In this way, the short-circuit ring members 7 a and 7b, of course, vertically together with the movable one Link 42 movable. As a result of this, it is possible to reduce the non-linearity in the vicinity of the two end parts Y of the Differential transformer to prevent and also the linearity-maintaining region of the second embodiment for an equal winding length, for the total length of the Short-circuit ring and for the core length to increase.
Fig. 5 zeigt die vierte Ausgestaltung der ersten Art der Erfindung. In dieser vierten Ausgestaltung auf der Basis des vorhergehenden Prinzipes ist der Kurzschlußring 7 so hergestellt, daß sein äußerer Durchmesser D (7) kleiner istFig. 5 shows the fourth embodiment of the first mode of the invention. In this fourth embodiment on the basis of the preceding principle, the short-circuit ring 7 is produced in such a way that that its outer diameter D (7) is smaller
als D 41 des Teiles 41' des beweglichen Gliedes 41 außerhalb des Kurzschlußringes 7. Mit-dieser Ausgestaltung des Kurzschlußringes 7 kann eine größere Zahl unterschiedlicher Methoden durchgeführt werden. Wenn der äußere Durchmesser D (7) desKurzschlußringes 7 nicht kleiner ist als D (41) des Teiles 41 ' des bewegliechen Gliedes 41 des übrigen Abschnittes des Kurzschlußringes 7, besteht die Gefahr, daß der K-urzschlußring 7 beschädigt wird und die Meßpräzision durch diese Beschädigung darunter leidet. Aus diesem Grunde ist der äußere Durchmesser D (7) des Kurzschlußringes 7 kleiner als D (41) des Teiles 41' des beweglichen Gliedes 41. Versuche haben bestätigt, daß der Kurzschlußring 7 dank dieser Konstruktion kaum verletzt wird und daß die Meßpräzision durch diese Konstruktion nicht nachteilig verändert wird.as D 41 of the part 41 'of the movable member 41 outside of the short-circuit ring 7. With this configuration of the short-circuit ring 7, a larger number of different Methods are carried out. When the outer diameter D (7) of the short-circuit ring 7 is not smaller than D (41) of the part 41 'of the movable member 41 of the remaining section of the short-circuit ring 7, there is a risk that the K-short-circuit ring 7 will be damaged and the measurement precision suffers from this damage. For this reason, the outer diameter D is (7) of the short-circuit ring 7 smaller than D (41) of the part 41 'of the movable member 41. Tests have confirmed that the short-circuit ring 7 thanks to this construction is hardly injured and that the Measurement precision is not adversely affected by this construction.
Die zweite Art der Erfindung wird nachfolgend beschrieben.The second mode of the invention is described below.
Die Fig. 6 ist eine Ansicht, die eine erste Ausgestaltung dieser Art zeigt. Nachfolgend wird zuerst die Konstruktion beschrieben. Mit dem Bezugszeichen "43" ist ein bewegliches Glied bezeichnet, welches eine Kombination von alternierend angeordneten Gruppen von Teilen 60 a, 60 b usw. von hochmagnetischer Permeabilität und Abschnitten 43 a, 43 b usw. von niedrigerer magnetischer Permeabilität ist. In dieser ersten Ausgestaltung sind die hochmagnetischen permeablen Abschnitte 60 a, 60 b usw. entweder aus Weichstahl oder einem anderen Material hergestellt, das ähnlich dem ist, das für den bekannten Kern 4, welcher in der Fig. dargestellt ist, verwendet wurde. Hingegen sind die niedermagnetischen permeablen Abschnitte 43 a, 43 b usw. aus einem derartigen Harzmaterial oder einem ähnlichen Material hergestellt, daß sie jene hochmagnetischen permeablen Ab-Fig. 6 is a view showing a first embodiment of this type. Below is the construction first described. Reference numeral "43" denotes a movable member which is a combination of alternating arranged groups of parts 60 a, 60 b etc. of high magnetic permeability and sections 43 a, 43 b etc. is of lower magnetic permeability. In this first embodiment the are highly magnetic permeable sections 60 a, 60 b etc. made either of mild steel or some other material that is similar that which was used for the known core 4 shown in the figure. In contrast, the low-magnetic permeable sections 43 a, 43 b, etc. from one made such a resin material or a similar material that they remove those highly magnetic permeable ab-
schnitte ,60 a, 60 b usw. auf den vorgewählten Abstand halten. In einer Art, um mit den entsprechenden Gruppen jener Teile zu korrespondieren sind außerdem eine geeignete Anzahl von (z.B. drei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel) zweite Wicklungen 20 a, 20 b und 20 c und 30 a, 30 b und 30 c angeordnet, welche in Serie für die entsprechenden Differentialverbindungen gewickelt sind. Jene zweiten Wicklungen 20 a, 20 b und 20 c und 30 a, 30 b und 30 c sind differen tial als ein Ganzes verbunden und so angeordnet, daß sie jeweils mit den hochmagnetischen permeablen Abschnitten 60 a, 60 b usw. korrespondieren und auch mit den niedermagnetischen permeablen Abschnitten 43 a, 43 b usw. (wie aus der Fig. 6 ersichtlich). Kurz gesagt, kann die Konstruktion so verstanden sein, daß die sogenannten "Minidifferentialtransformatoren" in "Tandem" geschaltet sind (Kaskadenschaltung). Keep cuts, 60 a, 60 b etc. at the selected distance. Also arranged in a manner to correspond to the respective groups of those parts are a suitable number of (e.g. three in the illustrated embodiment) second windings 20 a, 20 b and 20 c and 30 a, 30 b and 30 c , which in FIG Series are wound for the corresponding differential connections. Those second windings 20 a, 20 b and 20 c and 30 a, 30 b and 30 c are connected differen tial as a whole and arranged so that they each correspond to the highly magnetic permeable sections 60 a, 60 b, etc. and also with the niedermagneti rule permeable sections 43 a, 43 b, etc. (as can be seen from FIG. 6). In short, the construction can be understood in such a way that the so-called "mini differential transformers" are connected in "tandem" (cascade connection).
Obwohl in dieser Ausgestaltung die drei Sekundärwicklungen in Serie geschaltet sind für jede Verbindung, kann die Linearität vergrößert werden, und zwar je besser je größer die Anzahl der sekundären Wicklungen ist. In dieser Ausgestaltung trägt auch die Primärwicklung 10 als die korrespondierende Wicklung zur Verbesserung der Präzision bei. Es ist jedoch nicht erforderlich, daß die Primärwicklung korrespondierend gewickelt ist.Although in this embodiment the three secondary windings are connected in series for each connection, the linearity can be increased, the better the greater the number of the secondary windings. In this embodiment, the primary winding 10, as the corresponding winding, also contributes to improving the precision. However, it is not necessary for the primary winding to be wound in a corresponding manner.
Der Differentialtransformator nach dieser zweiten Art kann durch seine Konstruktion eine Ausgangsspannung proportional der Verschiebung an seinen Ausgangsklemmen 70 ebenso wie bei der bekannten Art erreichen, soweit das bewegliche Glied 43 nicht den Abstand einer Gruppe überschreitet, wobei die Ausgangsspannung kaum Fehler besitzt, und zwar aufgrund der Durchschnittsleistung der zahlreichen Minidifferen-The differential transformer according to this second type can by its construction an output voltage proportional to the displacement at its output terminals 70 as well achieve in the known type, as far as the movable member 43 does not exceed the distance of a group, the Output voltage has hardly any errors, due to the average power of the numerous mini differences
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tialtransformatoren, wodurcheine hochlineare und vernünftige Leistung erzeugt wird.tial transformers, making a highly linear and reasonable Power is generated.
Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf zweite Ausgestaltung der zweiten Art der Erfindung. Obwohl nicht dargestellt, ist diese zweite Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet, daß die niedermagnetischen permeablen Abschnitte 43 a, 43 b usw. (auf die in der Fig. 6 Bezug genommen wird) aus hochleitfähigem Material hergestellt sind, wie z.B. Kupfer in der Form eines Ringes, nämlich des Kurzschlußringes, der in der ersten Art der Erfindung beschrieben worden ist. In diesem Falle, wenn der Kurzschlußring durch die Plattierungsmethode hergestellt ist, kann,ein vorgewählter Abschnitt, der in den niedermagnetischen permeablen Abschnitt eingeformt werden soll, direkt der teilweisen Plattierungsbehandlung unterworfen werden, oder der zu bildende Abschnitt kann in den hochmagnetischen permeablen Abschnitt eingebracht und an der Oberfläche freigelegt werden, nachdem das hochmagnetische permeable bewegliche Glied 43 als ein Ganzes plattiert oder beschichtet worden ist. Es wird bevorzugt, daß der AuGendurchmesser des Kurzschlußringes leicht kleiner ist als der Abschnitt des beweglichen Gliedes, der den Kurzschlußring nicht enthält, wie vorstehend beschrieben.The following description relates to the second embodiment the second type of invention. Although not shown, this second embodiment is characterized in that the low-magnetic permeable sections 43 a, 43b etc. (referred to in Fig. 6) highly conductive material, such as copper in the form of a ring, namely the short-circuit ring, which in the first mode of the invention has been described. In this case, when the short-circuit ring by the plating method is made, a preselected portion molded into the low-magnetic permeable portion directly to the partial plating treatment be subjected, or the portion to be formed may be introduced into the highly magnetic permeable portion and exposed on the surface after the highly magnetic permeable movable member 43 as a whole has been plated or coated. It is preferred that the outside diameter of the short-circuit ring be slightly smaller is as the portion of the movable member not including the short-circuit ring as described above.
Entsprechend dieser zweiten Augestaltung können die hochmagnetischen permeablen Abschnitte und die niedermagnetischen permeablen Abschnitte deutlicher voneinander abgetrennt werden, so daß die Präzision der erhaltenden Spannungsdifferenz besser wird als in dem vorangegangenen Beispiel.According to this second configuration, the highly magnetic permeable portions and the low magnetic permeable sections are more clearly separated from each other, so that the precision of the obtained voltage difference becomes better than in the previous example.
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Nachfolgend wird die dritte. Art beschrieben.Below is the third. Type described.
Diese dritte Art ist auf das Differentialtransformierungssystem gerichtet, das es ermöglicht, den Meßbereich bis zur Unendlichkeit (Skalenende) auszuweiten, und zwar durch Verwendung der zweiten Art der Erfindung. Die dritte Art der Erfindung wird nun im Zusammenhang mit den Ausgestaltungen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Die Fig. 7 zeigt eine Ansicht der ersten Ausgestaltung der dritten Erfindungsart. Ein Abschnitt, der mit dem Buchstaben "Z" in der Fig. 7 angezeigt ist, entspricht dem Transformatorabschnitt, der ähnlich demjenigen der zweiten Erfindungsart ist (wie in der Fig. 6 dargestellt). Aus diesem Grunde werden zur Vermeidung von Wiederholungen die identischen Bezugszeichen in der Fig. 7 verwendet. Wenn sich das bewegliche Glied 43, das zu der Transformatoreinheit Z gehört, über den Abstand einer Gruppe bewegt, werden an den Ausgangsklemmen die Ausgangsspannungen erzeugt, die auf jede Bewegung des sich bewegenden Gliedes 43 über eine Gruppe wiederholt werden. Mit "80" ist ein Umsetzungsverstärker bezeichnet, der mit einem Zählwerk zum Zählen der Wiederholungen jener Ausgangsspannungen versehen ist. Der Umsetzungsverstärker 80 zählt die Anzahl der Wiederholungen durch Registrierung der Spitzen und Täler der wiederholten Ausgangsspannungen und integriert und wandelt die Verschiebungen von einer Bezugsposition um und zwar durch Addition des Ausgangsspannungswertes während der Meßzeit zur gezählten Anzahl. Entsprechend dieser dritten Erfindungsart kann der Meßbereich bis zur Unendlichkeit verlängert werden, wenn die wirksameThis third type is based on the differential transformation system directed, which makes it possible to expand the measuring range to infinity (end of scale), namely through Use of the second type of invention. The third kind the invention will now be described in connection with the embodiments with reference to the drawing. the Fig. 7 shows a view of the first embodiment of the third type of invention. A section beginning with the letter "Z" indicated in Fig. 7 corresponds to the transformer section similar to that of the second Type of invention is (as shown in Fig. 6). the end For this reason, the identical reference numerals are used in FIG. 7 to avoid repetition. if the movable member 43 belonging to the transformer unit Z moves over the distance of a group, the output voltages are generated at the output terminals, which are applied to every movement of the moving member 43 can be repeated over a group. "80" denotes a conversion amplifier with a counter is provided for counting the repetitions of those output voltages. The conversion amplifier 80 counts those Number of repetitions by registering the peaks and valleys of the repeated output voltages and integrated and converts the displacements from a reference position by adding the output voltage value during the measuring time to the counted number. According to this third type of invention, the measuring range can be extended to infinity if the effective
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Abaway
ή. -ή. -
Länge des sich bewegenden Gliedes entsprechend dem gewünschten Meßbereich sichergestellt ist. Da die Spannung entsprechend einer Zählung im voraus bestätigt werden kann, kann auf einfache Weise in bekannter Weise realisiert werden, daß die der Verschiebung des beweglichen Gliedes 43 entsprechende Spannung auf der Basis von zwei Informationsteilen integriert und ausgespeist wird, d.h. dem Wiederholungsfall und dem Ausgangsspannungswert durch die vorstehend genannte Zähloperation. Darüberhinaus wird die integrierte Spannung E als die Rückkoppelungsinformation für die Verschiebung z.B. verwendet. Im übrigen ist es willkürlich, welche Ausgestaltung, die zu der vorstehend genannten zweiten Erfindungsart gehört, als die Transformatoreinheit Z der dritten Erfindungsart verwendet wird, denn ein erheblicher Multiplikationseffekt wird durch jede Wahl erreicht. Wenn beabsichtigt ist, den Meßbereich bis zur Unendlichkeit auszuweiten, ohne den Effekt der zweiten Art der Erfindung zu erwarten, kann andererseits diese Absicht dadurch realisiert werden, daß man eine Transformatoreinheit Z' verwendet, in der die "geeignete Zahl" der Serienwindungen der zweiten Wicklungen auf "eine" reduziert wird, und der nur mit einer einzigen Differentialverbindung entsprechend einer Kombination einer Gruppe (wie in Fig. 8 dargestellt) ausgerüstet ist. Diese Konstruktion ist nur die grundlegenste Ausgestaltung der dritten Art der Erfindung.Length of the moving member is ensured according to the desired measurement range. As the tension accordingly a count can be confirmed in advance, can be implemented in a simple manner in a known manner, that the voltage corresponding to the displacement of the movable member 43 is based on two pieces of information is integrated and fed out, i.e. the repetition case and the output voltage value by the above called counting operation. In addition, the integrated voltage E is used as the feedback information used for the shift e.g. For the rest, it is arbitrary which configuration related to the above mentioned second type of invention, as the transformer unit Z of the third type of invention is used, because a significant multiplication effect is created by each Choice achieved. When the intention is to extend the measurement range to infinity without the effect of the second On the other hand, as expected from the invention, this intention can be realized by using a transformer unit Z 'is used, in which the "appropriate number" of series turns of the second windings is reduced to "one" is, and only with a single differential connection is equipped according to a combination of a group (as shown in Fig. 8). This construction is only the most basic embodiment of the third mode of the invention.
Da die vorstehend erwähnte Konstruktion in Übereinstimmung mit der ersten Art der Erfindung hergestellt ist, wie sie vorstehend beschrieben wurde, wurde im Versuch nachgewiesen, daß eine deutliche Erhöhung der Präzision eintrat; dieSince the above-mentioned construction is made in accordance with the first mode of the invention, like them has been described above, it was demonstrated in the experiment that a significant increase in precision occurred; the
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nicht mit anderen Differentialtransformatoren erreichbar war, außer mit solchen von sehr hoher Leistung der bekannten Art, und zwar bei außergewöhnlich niedrigen Produktionskosten. Es wurde weiterhin festgestellt, daß der erfindungsgemäße Differentialtransformator leichter und kleiner gebaut werden kann und darüberhinaus einfacher hergestellt und produziert werden kann als herkömmliche Transformatoren, welche eine ähnliche Präzision haben.not achievable with other differential transformers was, except for those of very high performance of the known kind, and at exceptionally low production costs. It was also found that the inventive Differential transformer built lighter and smaller can be manufactured and produced more easily than conventional transformers, which have a similar precision.
Wenn das bewegliche Glied als ein ganzes aus hochmagnetischem permeablem Material hergestellt ist und mit dem Kurzschlußring versehen ist, wie in der zweiten Ausgestaltung, wird der Effekt erreicht, daß die erreichbare Präzision noch besser wird. Wenn derKurzschlußring in mehrere getrennte Kurzschlußringglieder derart geteilt ist, daß sie in einem vorgewählten Abstand zueinander liegen, wie bei der dritten Ausgestaltung, wird die Wirkung erreicht, daß der Bereich der Aufrechterhaltung der Linearität vergrößert wird. Wenn der äußere Druchmesser des Kurzschlußringes kleiner hergestellt wird als der Abschnitt des beweglichen Gliedes ausser dem Kurzschlußring, wie bei der vierten Ausgestaltung, wird eine hohe Beständigkeit bzw. Lebensdauer erreicht, wobei der Differentialtransformator gegen Beschädigung geschützt ist.When the movable member is made of highly magnetic permeable material as a whole and with the short-circuit ring is provided, as in the second embodiment the effect achieves that the achievable precision is even better. If the short-circuit ring in several separate Short ring members is divided so that they are at a preselected distance from each other, as in the third Design, the effect is achieved that the area the maintenance of linearity is increased. if the outer diameter of the short-circuit ring is made smaller than the portion of the movable member except the short-circuit ring, as in the fourth embodiment, a high durability or service life is achieved, wherein the differential transformer is protected against damage is.
Entsprechend der zweiten Art der Erfindung wird es möglich, einen Differentialtransformator für sehr hohe Präzisionsmessungen zu schaffen, die nur durch die bekannten Transformatoren der höchsten Klasse erreicht werden konnten, obwohl er einfach und billig ist. Wenn darüberhinaus der niedermagnetische permeable Abschnitt aus dem ringförmigenAccording to the second mode of the invention it becomes possible to create a differential transformer for very high precision measurements that can only be achieved by the known transformers the highest class could be achieved, although it is simple and cheap. Furthermore, if the low-magnetic permeable section from the annular
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hochleitfähigem Material in Übereinstimmung mit der Ausgestaltung der zweiten Erfindungsart hergestellt wird, d.h., wenn die gelehrte Technik der ersten Erfindungsart angewendet wird, wie in der zweiten Ausgestaltung, kann eine höhere Präzision erwartet werden.highly conductive material in accordance with the design of the second type of invention, i.e. when the learned technique of the first kind of invention is applied becomes, as in the second embodiment, higher precision can be expected.
Entsprechend der dritten Erfindungsart wird, im Gegensatz zum Stand der Technik, wonach Meßgrenzen als unvermeidlich angesehen wurden, erreicht, daß der Meßbereich bis zur Unendlichkeit erweitert werden kann. Wenn die Erkenntnisse der ersten und der zweiten Erfindungsarten auf die Ausgestaltungen der dritten Erfindungsart angewendet werden, ist es darüberhinaus möglich, entsprechend multiplizierte Wirkungen zu erhalten.According to the third type of invention, in contrast to the prior art, according to which measurement limits were regarded as inevitable, achieved that the measurement range up to Infinity can be expanded. If the findings of the first and second types of invention affect the embodiments The third type of invention are used, it is also possible to multiply accordingly To get effects.
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|---|---|---|---|
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
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