DE3329515C2 - Elektrische Schaltanordnung für einen magnetisch-induktiven Meßwertgeber - Google Patents

Elektrische Schaltanordnung für einen magnetisch-induktiven Meßwertgeber

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DE3329515C2 DE19833329515 DE3329515A DE3329515C2 DE 3329515 C2 DE3329515 C2 DE 3329515C2 DE 19833329515 DE19833329515 DE 19833329515 DE 3329515 A DE3329515 A DE 3329515A DE 3329515 C2 DE3329515 C2 DE 3329515C2
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Abstract

Ein magnetisch-induktiver Meßwertgeber (G) zur Positionsbestimmung eines ferromagnetischen Körpers (2) o. dgl. besteht aus Sendespulen (4), einer Empfangseinrichtung (5) und einer elektrischen Schaltanordnung, bei der ein Taktgeber (8) die Stromversorgung der Sendespulen (4), den Abruf des Meßsignals von der Empfangseinrichtung (5) und die der Verarbeitung des Meßsignals dienenden Bauteile steuert. Um die durch Wirbelströme in die elektrisch leitenden Bauteile der Empfangseinrichtung (5) induzierten Störungen zu eliminieren, erfolgt die Stromversorgung der Sendespulen (4) durch einen Rampengenerator (6). Ein die Meßsignale abrufendes Bauteil (10) wird von dem Taktgeber (8) während einer Rampenphase erst dann an die Empfangseinrichtung (5) angeschlossen, wenn die in den stromleitenden Teilen der Empfangseinrichtung (5) erzeugten Wirbelströme ausgeschwungen und stabilisiert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltanordnung für einen magnetisch-induktiven Meßwertgeber zur Positionsbestimmung eines ferromagnetischen Körpers, bestehend aus ein oder mehreren Sendespulen, einer Empfangseinrichtung und einem Taktgeber, der die Stromversorgung der Sende*pulen, den Abruf des Meßsignals von der Empfangseinrichtung und die der Verarbeitung des Meßsignals dienenden Bauteile steuert, wobei sich zwischen der oder den Sendespulen und dem ferromagnetischen Körper eine elektrisch leitende Zwischenmasse befindet
Induktive Meßwertgeber der gattungsgemäßen Art dienen der Umformung einer eine Position bestimmenden mechanischen Meßgröße in ein analoges elektrisches Meßsignal auf induktivem Wege. Die zugehörige Empfangseinrichtung kann eine Empfangsspule, ein Hallgenerator od. dgl. sein. Die induktive Umformung geschieht entweder durch die Positionsänderung von Spulen oder durch Verschiebung eines ferromagnetischen Körpers od. dgl. Für die Stromversorgung der Sendespulen ist die Benutzung einer sinusförmigen Wechselspannung bekannt. In nachteiliger Weise werden jedoch bei einer sinusförmigen Erregung des Magnetfeldes in einer sich zwischen den Sendespulen und dem ferromagnetischen Körper befindlichen elektrisch leitenden Masse, z. B. ein metallisches Rohr und/oder elektrisch leitende Flüssigkeit, Wirbelströme induziert, die ein von der Empfangseinrichtung erfaßtes sekundäres Magnetfeld erregen. Da die Wirbelströme stark temperaturabhängig sind, wird auch das elektrische Meßsignal von Temperaturänderungen erheblich beeinflußt. Eine sinusförmige Stromversorgung induktiver Meßwertgeber mit elektrisch leitenden Zwischenmassen ist deshalb für genaue Meßwerte völlig ungeeignet.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Schaltanordnung der gattungsgemäßen Art derart auszubilden, daß die in die elektrisch leitende Zwischenmasse der Empfangseinrichtung induzierten Wirbelströme auch bei einer Temperaturänderung die Positionsbestimmung nicht verfälschen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die Stromversorgung der Sendespulen mit einem Rampengenerator versehen ist und das die Meßsignale abrufende Bauteil von dem Taktgeber während einer Rampenphase erst an die Empfangseinrichtung angeschlossen wird, nachdem die in der elektrisch leitenden Zwischenmasse entstehenden Wirbelströme stabilisiert sind.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es beim Anfahren oder Einschalten einer neue,: Ram penphase einige Zeit dauert, ehe die in die Zwischen masse induzierten Wirbelströme konstant bzw. stabilisiert sind. In Abhängigkeit von der Größe und räumlichen Lage der elektrisch leitenden Zwischenmasse, wie z. B. metallische Bauteile oder elektrisch leitende Flüs- ^igkeit liegt die Zeitkonstante r des Einschwingen der Wirbelströme etwa zwischen 0,5 ms bis 5 ms. Im eingeschwungenen Zustand werden in der Empfangseinrichtung keine auf Wirbelströme zurückzuführende Siörspannungen mehr induziert Wird nun erfindungsgemäß das in der Empfangseinrichtung induzierte Meßsignal nach der Stabilisiening bzw. Einschwingung der Wirbelströme zur Verarbeitung abgerufen, ist der Einfluß der temperaturabhängigen Wirbelströme praktisch vollständig unterdrückt
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, es zeigt
F i g. 1 einen Schdtplan für einen induktiven Meßwertgeber, F i g. 2 Spannungs-Zeit-Diagramme der Stromversor gungund
F i g. 3 das mit einer Hallsonde aufgenommene Meßsignal und dessen Abruf in einem Spannungs-Zeit-Diagramm. Der in F i g. 1 schematisch dargestellte Meßwertge ber G ist beispielsweise als Dichtemeßgerät ausgebildet. Die in einem Hochdruckbehälter (nicht dargestellt) befindliche Flüssigkeit wirkt auf einen Verdrängungskörper 1 ein, dessen Auftriebskraft in Abhängigkeit von der Dichte eine Feder 3 entsprechend wslenkt Der Auf triebseinrichtung ist ein ferromagnetischer Körper 2 zu geordnet, dessen Position ein Maß für die Dichte der Flüssigkeit ist
Um die Position des ferromagnetischen Körpers 2 in eine elektrische Größe umzuwandeln, sind um diesen Körper 2 herum ein Paar Sendespulen 4 und als Empfangseinrichtung 5 ein Paar Empfangsspulen angeordnet
Die Sendespulen 4 werden über einen Spannungs-Strom-Wandler 7 von einem Rampengenerator 6 mit
5a Strom versorgt, der eine Folge von Rampenfunktionen hat, d. h. in jeder Rampenpahse innerhalb eines Zeitabschnittes von Null aus linear ansteigt und bei einem Höchstwert auf Null abgeschaltet wird (vgl. oberes Diagramm in Fig.2). Die Folge der Rampenphasen, deren Steigungswinkel und Dauer sowie der zwischen den Rampenphasen liegende stromlose Zeitabschnitt läßt sich einstellen.
Die in die Empfangsspulen der Empfangseinrichtung induzierte Spannung, die das Meßsignal bildet, wird über einen Vorverstärker 9 durch ein Bauteil 10 abgerufen, das von dem Taktgeber 8 gesteuert wird. Wie dem zweiten Diagramm der F i g. 2 zu entnehmen ist, steigt das induzierte Antwortsignal Uc zunächst steil an und nimmt dann einen nahezu konstanten Spannungswert ein, bei dem die durch Wirbelströme der elektrisch leitenden Zwischenmasse induzierten Spannungsanteile stabilisiert sind. Nach dieser Stabilisierungszeit wird der verstärkte Meßwert Uc durch das Bauteil 10 in dem
Zeitabschnitt ti bis f2 abgerufen, das beispielsweise als Sample Hold ausgebildet sein kann. In Abhängigkeit von der Größe und räumlichen Lage der elektrisch leitenden Zwischenmasse sind die Wirbelströme nach etwa 0,5 ms bis 5 ms eingeschwungen, d. h. stabilisiert, so daß anschließend das Meßsignal abgerufen werden kann. Der Taktgeber 8 steuert das Bauteil 10 mit einem entsprechenden Taktsignal 7}.
Die Verarbeitung des vom Bauteil 10 abgerufenen Meßsignals gerchieht mit Hilfe von Zwischenspeichern (Sample Holds) 11,12, die durch Taktsignale Tz bzw. T3 die Ausgangsspannung U\ des Bauteils 10 abrufen, deren Ausgangsspannungsn Uz bzw. Ui mittels eines Differenzverstärkers 13 verarbeitet werden. Die Differenzspannung £/» = U3— U2 wird entweder unmittelbar einer Anzeigeeinrichtung 15 oder bedarfsweise einem Linearisierer bzw. Umrechnet 14 zugeführt.
F i g. 3 zeigt ein Meßsignal Ue, das mit einem Magnetfeldsensor, ζ. B. einer Hallsonde gemessen worden ist. ^ Auch hier ist erkennbar, daß das Meßsignal in dem Zeitja] abschnitt U, von Wirbelströmen stark beeinflußt wird.
weise mit Hilfe von zwei, auf Schwellwerte z'i bzw. 52 ansprechende Komparatoren im Zeitabschnitt ii ermitteln. Der Schwellwert Si ist dabei so hoch anzulegen, daß dieser Komparator erst anspricht, nachdem die Wirbelströme sich stabilisiert haben.
Die Taktung des rampenförmigen Versorgungsstromes für die Sendespulen 4 kann auch derart eingestellt werden, daß nur in größeren Zeitabständen eine Rampenphase erzeugt wird. Weiterhin kann die Meßfolge in Abhängigkeit von der Größe der Meßabweichungen, beispielsweise mit Hilfe eines Mikrocomputers geregelt werden.
35
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
60

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Elektrische Schaltanordnung für einen magnetisch-induktiven Meßwertgeber (G) zur Positionsbestimmung eines ferromagnetischen Körpers (2), bestehend aus ein oder mehreren Sendespulen (4), einer Empfangseinrichtung (5) und einem Taktgeber (8), der die Stromversorgung der Sendespulen, den Abruf des Meßsignals von der Empfangseinrichtung und die der Verarbeitung des Meßsignals dienenden Bauteile steuert, wobei sich zwischen der oder den Sendespulen (4) und dem ferromagnetischen Körper (2) eine elektrisch leitende, von Wirbelströmen durchsetzte Zwischenmasse befindet, dadurch gekennzeichnet, daß
    a) die Stromversorgung der Sendespulen (4) einen Rampengenerator (6) aufweist und das die Meßsignale abrufende Bauteil (10) von dem Taktgeber (8) während einer Rampenphase erst ar. die Empfangseinrichtung (5) angeschlossen wird, nachdem die entstehenden Wirbelströme stabilisiert sind.
DE19833329515 1983-08-16 1983-08-16 Elektrische Schaltanordnung für einen magnetisch-induktiven Meßwertgeber Expired DE3329515C2 (de)

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