DE3330519A1 - Method for contactlessly transmitting a signal from a rotating component to a stationary component - Google Patents

Method for contactlessly transmitting a signal from a rotating component to a stationary component

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Abstract

The invention relates to a method for contactlessly transmitting a signal from a rotating component to a stationary component, particularly of a dynamic measurement value converted into an electrical voltage by a piezoelectrical transducer from a rotating shaft to a stationary part of the bearing, through two coils inductively coupled to one another, one coil being a part of a tuned resonant circuit, the resonant frequency fR of which is detuned by the signal US to be transmitted, the other coil, as coupling coil, being a part of an evaluating coupling circuit to which an oscillator voltage Uo with constant oscillator frequency fo is applied, a tuned resonant circuit voltage UR with a tuned resonant circuit current IR being induced in the coil of the tuned resonant circuit by the inductive coupling to the coupling coil of the evaluating coupling circuit and a phase comparison being carried out for determining the magnitude of the signal US to be transmitted. To be able to transfer the signals continuously in a simple and reliable manner and without great electronic complexity, it is proposed that the oscillator voltage Uo is applied continuously to the evaluating coupling circuit and that the change in the phase shift between the coupling coil voltage UK present across the coupling coil and the coupling coil current IK in the evaluating coupling circuit due to the ... Original abstract incomplete.

Description

auf der Sensorseite für die Signalverstärkung und -übertragung erforderlichen Energieversorgung.power supply required on the sensor side for signal amplification and transmission.

Aus der DE-OS 31 07 947 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum übertragen eines Meßwertes von einem beweglichen Gegenstand auf einen feststehenden Gegenstand der eingangs genannten Art bekannt. Die Einrichtung besteht aus zwei Schwingkreisen, die über ihre Spulen induktiv miteinander gekoppelt sind. Der Koppelschwingkreis weist eine durch das zu übertragende Signal veränderliche Induktivität oder Kapazität auf, so daß die Resonanzfrequenz des Koppelschwingkreises in Abhängigkeit von der Größe des zu """"■ übertragenden Meßwertes verstimmt wird. Der andere Schwingkreis ist ein Sende/Empfangsschwingkreis, der abwechselnd mit einer Sendestufe und einer Empfangsstufe wirksam geschaltet wird. Das übertragungsverfahren besteht darin, daß über die Sendestufe der Sende/Empfangsschwingkreis mit einer Oszillatorspannung mit Referenzfrequenz aktiviert wird. Durch die induktive Kopplung mit der Spule des Koppelschwingkreises wird in diesem entsprechend der Referenzfrequenz des Sende/Empfangsschwingkreises eine Schwingung induziert. Nach Abschalten der Sendestufe und ggfs. Bedampfen des Sende/Empfangsschwingkreises wird die Empfangsstufe wirksam geschaltet. In dieser Empfangsphase wird im Sende/Empfangsschwingkreis ein Frequenzsignal induziert, welches der Resonanzfrequenz des durch das zu übertragende Signal kontinuierlich verstimmten Koppelschwingkreises entspricht. Ein Phasendetektor mißt während einer vorbestimmten Periode die Zeitdifferenz zwischen der Referenzfrequenz der Oszillatorspannung und der Resonanzfrequenz des verstimmten Koppelschwingkreises. Mittels einer Auswertschaltung kann aufgrund der gemessenen Zeitdifferenz auf das zu übertragende Signal rückgeschlossen werden.From DE-OS 31 07 947 is a method and a device for transferring a measured value from a movable object to a stationary object of the type mentioned at the beginning known. The device consists of two oscillating circuits which are inductively coupled to one another via their coils. The coupling oscillating circuit has a variable inductance or capacitance due to the signal to be transmitted, so that the resonance frequency of the coupling resonant circuit is detuned depending on the size of the measured value to be "" "" ■ to be transmitted. The other oscillating circuit is a send / receive oscillating circuit that is switched to an alternating mode with a send stage and a receive stage. That The transmission method consists in that the transmitting / receiving resonant circuit with an oscillator voltage via the transmitting stage Reference frequency is activated. Due to the inductive coupling with the coil of the coupling resonant circuit, this is accordingly the reference frequency of the transmit / receive resonant circuit induces an oscillation. After switching off the transmission level and, if necessary, steaming the Send / receive oscillating circuit, the receiving stage is activated. In this reception phase, in the send / receive oscillating circuit induces a frequency signal which continuously detuned the resonance frequency of the signal to be transmitted Coupling resonant circuit corresponds. A phase detector measures the time difference between the reference frequency during a predetermined period the oscillator voltage and the resonance frequency of the detuned oscillating circuit. By means of an evaluation circuit due to the measured time difference to the to be transmitted Signal can be inferred.

Das bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß ein großer elektronischer Aufwand zur übertragung des Signals notwendig ist. Der Sende/Empfangsschwingkreis muß abwechselnd als SendestufeThe known method has the disadvantage that a large electronic Effort is necessary to transmit the signal. The send / receive oscillating circuit must alternate as a send stage

und als Empfangsstufe wirksam geschaltet werden, wobei zusätzlich vor dem Aktivieren der Empfangsstufe der Sendeschwingkreis bedämpft werden muß, um die durch den Koppelschwingkreis induzierten Schwingungen ungestört empfangen zu können. Darüber hinaus wird durch die diskontinuierliche Signalübertragung die übertragbare obere Grenzfrequenz des Meßsignals eingeschränkt.. Dies ist insbesondere dann von Nachteil,-wenn zeitlich sich schnell verändernde Signale übertragen und registriert werden sollen.and are activated as a receiving stage, the transmitting oscillating circuit being attenuated before the receiving stage is activated must be in order to be able to receive the oscillations induced by the coupling resonant circuit undisturbed. In addition, will the upper limit frequency of the measuring signal that can be transmitted is restricted by the discontinuous signal transmission. This is particularly then disadvantageous if signals that change rapidly over time are to be transmitted and registered.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die ohne großen elektronischen Aufwand auf einfache und zuverlässige Weise kontinuierlich die Signale von einem rotierenden Bauteil auf ein feststehendes Bauteil berührungslos übertragen.Proceeding from this, the invention is based on the object of creating a method and a device that can be used without major electronic effort in a simple and reliable way continuously the signals from a rotating component to a stationary one Transfer component without contact.

Als Lösung wird dafür ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem am Auswertekoppelkreis die Oszillatorspannung UQ kontinuierlich angelegt wird und bei dem die Veränderung in der Phasenverschiebung zwischen der an der Koppelspule anliegenden Koppelspulenspannung U„ und dem Koppelspulenstrom IT. im Auswertekoppelkreis infolge der von der Größe des zu übertragenden Signals Ug abhängigen Verstimmung in der Resonanzfrequenz fR und der Veränderung in der Phasenverschiebung zwischen .der Resonanzschwingkreisspannung ÜR und dem Res onanzs c'hwingkr eis strom I„ und infolge der induktiven Kopplung der Spulen kontinuierlich gemessen wird.As a solution, a method is proposed in which the oscillator voltage U Q is continuously applied to the evaluation coupling circuit and in which the change in the phase shift between the coupling coil voltage U "applied to the coupling coil and the coupling coil current I T. In the evaluation coupling circuit as a result of the detuning in the resonance frequency f R , which is dependent on the size of the signal Ug to be transmitted, and the change in the phase shift between .the resonance circuit voltage Ü R and the resonance c'hwingkr eis current I "and as a result of the inductive coupling of the coils continuously is measured.

Durch den kontinuierlichen Betrieb des Auswertekoppelkreises können die Signale kontinuierlich übertragen werden. Das Verfahren ermöglicht es somit, selbst hochfrequente Schwankungen des zu übertragenden Signals zu erfassen und an eine Registriervorrichtung weiterzuleiten. Die Koppelspule des Auswertekoppelkreises bildet zusammen mit der Spule des Resonanzschwingkreises einen kontinuierlich betriebenen Transformator. Zur Erhaltung des magnetischen Flusses im Transformator und infolge der induktiven Kopplung resultiert eine bestimmte Phasenbeziehung zwischen derThe signals can be transmitted continuously due to the continuous operation of the evaluation coupling circuit. The procedure thus enables even high-frequency fluctuations in the signal to be transmitted to be recorded and sent to a recording device forward. The coupling coil of the evaluation coupling circuit forms together with the coil of the resonance circuit a continuously operated transformer. To maintain the magnetic flux in the transformer and as a result of the inductive Coupling results in a certain phase relationship between the

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Resonanzschwingkreisspannung UR, dem Resonanzschwingkreisstrom IR. der an der Koppelspule anliegenden Koppelspulenspannung U„ und iResonant circuit voltage U R , the resonant circuit current I R. the coupling coil voltage U "and i applied to the coupling coil

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dem Koppelspulenstrom Iv. Eine Veränderung in der Phasenverschie- ι bung zwischen der Resonanzschwingkreisspannung UR und dem Resonanz schwingkreisstrom IR hat eine Phasenverschiebung zwischen der Koppelspulenspannung U„ und dem Koppelspulenstrom I„ zur Folge. Da aber die Phasenverschiebung zwischen der Resonanzschwingkreisspannung UR und dem Resonanzschwingkreisstrom IR von der Verstimmung durch das zu übertragende Signal υσ abhängt, läßt sich durch die Messung der Veränderung in der Phasenverschiebung zwischen der Koppelspulenspannung U„ und dem Koppelspulenstrom IK im Auswertekoppelkreis die Größe des zu übertragenden Signals U„ bestimmen. Ein derartiger Phasenvergleich hat den Vorteil, daß er sich ohne großen elektronischen Aufwand durchführen läßt.the coupling coil current I v . A change in the phase shift between the resonance circuit voltage U R and the resonance circuit current I R results in a phase shift between the coupling coil voltage U "and the coupling coil current I". However, since the phase shift between the resonance circuit voltage U R and the resonance circuit current I R depends on the detuning caused by the signal to be transmitted υ σ , the measurement of the change in the phase shift between the coupling coil voltage U "and the coupling coil current I K in the evaluation coupling circuit of the signal to be transmitted U "determine. Such a phase comparison has the advantage that it can be carried out without great electronic expenditure.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird zur Messung der Phasenverschiebung zwischen der Koppelspulenspannung U„ und dem Koppelspulenstrom I„ im Auswertekoppelkreis vorgeschlagen, daß die Werte der Koppelspulenspannung U„ und des Koppelspulenstromes I„. gleichzeitig gemessen und miteinander multipliziert werden. Dieses Verfahren läßt sich technisch einfach realisieren, wobei das analoge oder digitale Ausgangssignal eine direkte Aussage über die Größe der Phasenverschiebung und somit über die Größe des zu übertragenden Signals erlaubt.According to a further feature of the invention, to measure the phase shift between the coupling coil voltage U "and the Coupling coil current I "suggested in the evaluation coupling circuit that the values of the coupling coil voltage U "and the coupling coil current I ". measured and multiplied with each other at the same time. This method can be implemented in a technically simple manner, the analog or digital output signal being a direct statement on the size of the phase shift and thus on the size of the signal to be transmitted.

Bei einer bevorzugten Verfahrersäurchführung wird bei Gleichheit der Oszillatorfrequenz fn und der Resonanzfrequenz f-, die Phasenverschiebung zwischen der Koppelspulensparinung EL· und dem Meß-In a preferred procedure, if the oscillator frequency f n and the resonance frequency f- are equal, the phase shift between the coupling coil insulation EL and the measuring

wert des Koppelspulenstroms I^ durch einen Phasenschieber auf 90° eingestellt. Dadurch nimmt der Gleichanteil der Ausgangsspannung des Multiplizierens bei unverstimmtem Resonanzkreis, d.h. immer dann, wenn-keine Signalspannung U3 anliegt, den Wert Null an. Der Wechselanteil der Ausgangsspannung des Multiplizierens wird durch ein Tiefpaßfilter unterdrückt.value of the coupling coil current I ^ set to 90 ° by a phase shifter. As a result, the direct component of the output voltage of the multiplication assumes the value zero when the resonant circuit is undununted, that is to say whenever there is no signal voltage U 3. The alternating component of the output voltage of the multiplication is suppressed by a low-pass filter.

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Sobald die zu übertragende Signalspannung ü den Resonanzkreis verstimmt, weicht die Phasenverschiebung am Multiplizierer von 90° ab j und die Spannung U. am Ausgang des Tiefpaßfilters nimmt einen Wert an, der in einem annähernd linearen Zusammenhang mit der Signalspannung U steht. Nach entsprechender Eichung läßt sich somit nach der Multiplikation und der Tiefpaßfilterung direkt die Größe des Signals U„ ablesen.As soon as the signal voltage u to be transmitted detuned the resonance circuit, the phase shift at the multiplier deviates from 90 ° j and the voltage U. at the output of the low-pass filter assumes a value that is approximately linearly related to the signal voltage U. After appropriate calibration, after multiplication and low-pass filtering, the magnitude of the signal U "can be read off directly.

Schließlich wird mit dem Verfahren vorgeschlagen, daß zum Nullabgleich die Oszillatorfrequenz fQ des Auswertekoppelkreises in Abhängigkeit von der gemessenen Phasenverschiebung nachgestimmt wird. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß zu Beginn einer neuen Meßreihe die Oszillatorfrequenz f_ neu eingestellt werden kann. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn bei unverstimmtem Resonanzschwingkreis, wenn also kein Signal U3 anliegt, die Oszillatorfrequenz f_ gleich der Resonanzfrequenz fR und das Ausgangssignal U. der gemessenen Phasenverschiebung Null sein soll.Finally, it is proposed with the method that the oscillator frequency f Q of the evaluation coupling circuit is readjusted as a function of the measured phase shift for zero adjustment. In this way it can be achieved that the oscillator frequency f_ can be readjusted at the beginning of a new series of measurements. This is particularly advantageous if, when the resonant circuit is not tuned, i.e. when no signal U 3 is present, the oscillator frequency f_ is to be equal to the resonance frequency f R and the output signal U. of the measured phase shift is to be zero.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, wobei der Resonanzschwingkreis am rotierenden Bauteil und der Auswertekoppelkreis am feststehenden Bauteil angeordnet ist, bei dem die Spule des Resonanzschwingkreises und die Koppelspule des Auswertekoppelkreises ringförmig ausgebildet und konzentrisch zur Drehachse des sich rotierenden Bauteils angeordnet sind und daß der Auswertekoppelkreis an eine Auswerteeinheit zur Messung der an der Koppelspule anliegenden Koppelspulenspannung U„ und dem Koppelspulenstrom IK sowie zur Bestimmung der Phasenverschiebung aus den erhaltenen Meßwerten angeschlossen ist.To carry out the method according to the invention, a device is proposed in which the resonance circuit is arranged on the rotating component and the evaluation coupling circuit is arranged on the stationary component, in which the coil of the resonance circuit and the coupling coil of the evaluation coupling circuit are ring-shaped and are arranged concentrically to the axis of rotation of the rotating component and that the evaluation coupling circuit is connected to an evaluation unit for measuring the coupling coil voltage U n applied to the coupling coil and the coupling coil current I K and for determining the phase shift from the measured values obtained.

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Durch diese konzentrische Anordnung der Spulen ist jederzeit eine Übertagung des Signals unabhängig von der relativen Stellung der Bauteile zueinander möglich. Die übertragung ist unabhängig von der Drehzahl des rotierenden Bauteils, so daß ein bestimmter Wert des Signals U3 immer zu einer reproduziebaren Phasenverschiebung im Auswertekoppelkreis und damit zu einem reproduzierbaren Ausgangssignal U. führt. Von Vorteil ist insbesondere, daß die übertragung des Signals ϋσ auch bei stillstehenden Bauteilen einwandfrei gewährleistet ist.This concentric arrangement of the coils means that the signal can be transmitted at any time regardless of the relative position of the components. The transmission is independent of the speed of the rotating component, so that a certain value of the signal U 3 always leads to a reproducible phase shift in the evaluation coupling circuit and thus to a reproducible output signal U. It is particularly advantageous that the transmission of the signal ϋ σ is flawlessly guaranteed even when the components are at a standstill.

Die Spulen können nebeneinander auf der Drehachse oder vorzugsweise ineinandergeschoben sein. Dadurch durchsetzt der durch die Koppelspule des Auswertekoppelkreises erzeugte magnetische Fluß vollständig die Spule des Resonanzschwingkreises, so daß ein optimaler Signal~Störabstand bei der Messung ,■ des Signals U3 möglich ist.The coils can be pushed next to one another on the axis of rotation or preferably one inside the other. As a result, the magnetic flux generated by the coupling coil of the evaluation coupling circuit completely penetrates the coil of the resonant circuit, so that an optimal signal-to-noise ratio when measuring the signal U 3 is possible.

Vorzugsweise ist im Auswertekoppelkreis als Shunt eine phasenschiebende Reaktanz geschaltet, die entweder eine Induktivität oder eine Kapazität oder beides sein kann. Mit einem derartigen Phasenschieber läßt sich insbesondere erreichen, daß bei Gleichheit der Oszillatorfrequenz f~ und der Resonanzfrequenz f„ die Phasenverschiebung zwischen der Koppelspulenspannung Uj, und dem Meßwert des Koppelspulenstroms I„ 90° beträgt, da dann die von der Spule des Resonanzschwingkreises auf die Koppelspule des Auswertekoppelkreises transformierte Impedanz einen reinen Wirkwiderstand darstellt.A phase-shifting shunt is preferably used as a shunt in the evaluation coupling circuit Reactance switched, which can be either an inductance or a capacitance or both. With such a Phase shifter can be achieved in particular that when the oscillator frequency f ~ and the resonance frequency f the Phase shift between the coupling coil voltage Uj, and the The measured value of the coupling coil current I "is 90 °, since then that of the coil of the resonance circuit to the coupling coil of the evaluation coupling circuit transformed impedance a pure resistance represents.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist als Auswerteeinheit ein Multiplizierer vorgesehen, der die Meßwerte der Koppelspulenspannung UK und des Koppelspulenstroms I„ zeitgleich multipliziert und in ein Ausgangssignal ü« umsetzt. Ein derartiger Multiplizier ;rIn a preferred embodiment, a multiplier is provided as the evaluation unit, which multiplies the measured values of the coupling coil voltage U K and the coupling coil current I "at the same time and converts them into an output signal U". Such a multiplier; r

arbeitet zuverlässig und ist technisch wenig aufwendig, so daß bereits mit einfachsten Meßinstrumenten eine übertragung des Signals Ug möglich ist.works reliably and is technically not very complex, so that A transmission of the signal Ug is possible even with the simplest of measuring instruments.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist dem Multiplizierer ein Tiefpaßfilter mit einer kleineren Grenzfrequenz als die Oszillatorfrequenz f~ zur Glättung nachgeschaltet. Zum Nachstimmen der Oszillatorfrequenz fn kann weiterhin ein von dem Ausgangssignal U. des Multiplizierers angesteuerter Regler vorgesehen sein. Dadurch können Rückwirkungen der Demodulatorschaltung auf den Resonanzschwingkreis ausgeglichen werden,According to a further feature of the invention, the multiplier is followed by a low-pass filter with a lower cut-off frequency than the oscillator frequency f ~ for smoothing. To retune the oscillator frequency f n , a regulator controlled by the output signal U. of the multiplier can also be provided. In this way, repercussions of the demodulator circuit on the resonant circuit can be compensated.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform zur berührungslosen übertragung eines Signals von einem rotierenden Bauteil auf ein feststehendes Bauteil dargestellt worden ist. In der Zeichnung zeigt:Further details and advantages of the subject matter of the invention emerge from the following description of the associated Drawing in which a preferred embodiment for contactless Transmission of a signal from a rotating component to a stationary component has been shown. In the Drawing shows:

Pig. 1 einen Längsschnitt durch eine übertragungsvorrichtung mit zwei ineinandergeschobenen Spulen, wobei der untere Teil weggelassen ist,Pig. 1 shows a longitudinal section through a transmission device with two coils pushed into one another, the lower part being left out,

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild der Demodulatorschaltung "und2 shows a basic circuit diagram of the demodulator circuit "and

Fig. 3 eine prinzipielle Strom-Spannungs- und Kapazität s-Spannungskennlinie einer Kapazitätsdiode.3 shows a basic current, voltage and capacitance s-voltage characteristic of a capacitance diode.

Die in Fig. 1 darstellte übertragungsvorrichtung besteht aus zwei konzentrisch zueinander und zur Drehachse 1 einer Welle angeordneten Spulen Lp, L^. Die innere Spule LR ist fest mit der drehbaren Welle 2 verbunden, während die äußere Koppelspule The transmission device shown in Fig. 1 consists of two coils L p , L ^ arranged concentrically to one another and to the axis of rotation 1 of a shaft. The inner coil L R is firmly connected to the rotatable shaft 2, while the outer coupling coil

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LK feststeht und an einem schematisch dargestellten, feststehenden Bauteil 3 angeordnet ist.L K is fixed and is arranged on a stationary component 3 shown schematically.

Zur Übertragung eines Signals üg von der Welle 2 auf das feststehende Bauteil 3 ist die Spule LR Teil eines Resonanzschwingkreises SR und die Koppelspule L„ Teil eines Auswertekoppelkreises S„. Die Schaltung ist in Fig. 2 dargestellt. Neben der Induktivität der Spule LR wird der Parallelresonanzschwingkreis SR durch die Kapazität einer Kapazitätsdiode CD definiert. Die prinzipielle Wirkungsweise der Kapazitätsdiode CD ist in Fig. 3 dargestellt, wo sowohl die Kapazität (C) als auch der Strom (I) gegen die Spannung (U) aufgetragen ist. Dabei ist zu erkennen, daß bei sich vergrößernder Spannung die Kapazität exponentiell abfällt. Weiterhin ist zu erkennen, daß der Strom zunächst sehr stark abfällt, im Bereich der Spannung Null ebenfalls ungefähr den Wert Null annimmt und bei Erhöhung der Spannung (in entgegengesetzer Fließrichtung) sehr schwach ansteigt, um schließlich bei hohen Spannungen sehr stark zuzunehmen. Der Aussteuerbereich A zur Veränderung der Kapazität einer Kapazitätsdiode wird bestimmt durch die Strom-Spannungskennlinie. In Fig. 3 ist der Aussteuerbereich A durch die beiden parallel zur Ordinate eingezeichnet.en, gestrichelten Linien dargestellt. In diesem Aussteuerbereich A ist die Leistungsaufnahme infolge des geringen Stromes nur klein, d.h. mit einer kleinen Leistung kann die Kapazität bei einer Kapazitätsdiode verändert werden.To transmit a signal ü g from the shaft 2 to the stationary component 3, the coil L R is part of a resonant circuit S R and the coupling coil L “is part of an evaluation coupling circuit S”. The circuit is shown in FIG. In addition to the inductance of the coil L R , the parallel resonance circuit S R is defined by the capacitance of a capacitance diode CD. The basic mode of operation of the capacitance diode CD is shown in FIG. 3, where both the capacitance (C) and the current (I) are plotted against the voltage (U). It can be seen here that the capacitance drops exponentially as the voltage increases. It can also be seen that the current initially drops very sharply, also approximately assumes the value zero in the area of voltage zero and increases very slightly when the voltage is increased (in the opposite direction of flow), and finally increases very sharply at high voltages. The control range A for changing the capacitance of a capacitance diode is determined by the current-voltage characteristic. In Fig. 3, the control range A is shown by the two dashed lines parallel to the ordinate. In this modulation range A, the power consumption is only small as a result of the low current, ie the capacitance of a capacitance diode can be changed with a small power.

Die Signalspannung Ug wird an die Kapazitätsdiode CD des Resonanzschwingkreises SR angelegt und verändert somit seine Resonanzfrequenz fR und die Phasenverschiebung zwischen der Resonanzschwingkreisspannung UR und dem Resonanzschwingkreisstrom IR. Eine Vorspannung für die Kapazitätsdiode CD ist nicht erforderlich, solange sie nicht in den Durchlaßbereich gesteuert wirdThe signal voltage Ug is applied to the capacitance diode CD of the resonance circuit S R and thus changes its resonance frequency f R and the phase shift between the resonance circuit voltage U R and the resonance circuit current I R. A bias for the varactor diode CD is not necessary as long as it is not driven into the pass band

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(steiler Anstieg des Stromes I in Fig. 3). Der ohne Vorspannung symmetrisch zum Spannungsnullpunkt liegende Aussteuerbereich A wird begrenzt durch den Durchlaßstrom der Dioden und die damit verbundene Belastung der Signalspannungsquelle sowie durch die zulässigen nichtlinearen Verzerrungen der Übertragung. Zur Symmetrierung der Belastung der Signalspannungsquelle dient eine Diode Dl. Durch Parallelschaltung eines Kondensators C im Resonanzschwingkreis SR läßt sich dieser auf die gewünschte Resonanzfrequenz fR abstimmen; dabei ändern sich jedoch gleichzeitig Linearität und Empfindlichkeit der Anordnung.(steep rise in current I in Fig. 3). The dynamic range A, which is symmetrical to the voltage zero point without bias, is limited by the forward current of the diodes and the associated load on the signal voltage source as well as by the permissible non-linear distortion of the transmission. A diode Dl is used to balance the load on the signal voltage source. By connecting a capacitor C in parallel in the resonant circuit S R, it can be tuned to the desired resonant frequency f R ; however, the linearity and sensitivity of the arrangement change at the same time.

Mit einem Aussteuerungsbereieh von etwa 100 mVss eignet sich die übertragungsvorrichtung für nahezu alle verfügbaren elektrodynamischen und piezoelektrischen Wandler. Infolge der hohenWith a modulation range of around 100 mVss, the transmission device for almost all available electrodynamic and piezoelectric transducers. As a result of the high

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Eingangsimpedanz (Größenordnung 10' Ohms 100 pF) wird der Wandler praktisch nicht belastet.Input impedance (in the order 10 'Ohm s 100 pF) is practically not charged to the converter.

Eine Veränderung der Resonanzfrequenz fR ist auch denkbar, wenn durch das Signal Uo die Induktivität der Spule LR verändert wird.A change in the resonance frequency f R is also conceivable if the inductance of the coil L R is changed by the signal Uo.

Die kontinuierliche Auswertung der durch das Signal Ug abhängigen Verstimmung des rotierenden Resonanzschwingkreises SR erfolgt mittels des Auswertekoppelkreises S„, der die variable Resonanzfrequenz fR bzw. die Phasenverschiebung zwischen Resonanzschwingkreisspannung UR und Resonanzschwingkreisstrom I„ unter Verwendung eines Oszillatorsignals konstanter Frequenz auswertet. Die prinzipielle Schaltung des Auswertekoppelkreises S„ ist in Fig. 2 auf der rechten Seite dargestellt.The continuous evaluation of the detuning of the rotating resonance circuit S R, which is dependent on the signal U g, is carried out by means of the evaluation coupling circuit S ", which evaluates the variable resonance frequency f R or the phase shift between the resonance circuit voltage U R and the resonance circuit current I" using an oscillator signal of constant frequency. The basic circuit of the evaluation coupling circuit S ″ is shown in FIG. 2 on the right-hand side.

Der Auswertekoppelkreis Sg- besteht aus der Koppelspule Lg- und wird mit einer Oszillatorspannung UQ mit einer konstanten Oszillatorfrequenz fQ aus einem spannungsgesteuerten Oszillator VcO (Voltage Controlled Oscillator) betrieben, wobei die Oszillatorfrequenz f„The evaluation coupling circuit Sg- consists of the coupling coil Lg- and is operated with an oscillator voltage U Q with a constant oscillator frequency f Q from a voltage-controlled oscillator VcO (Voltage Controlled Oscillator), the oscillator frequency f "

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gleich dem zeitlichen Mittel der Resonanzfrequenz f„ des ro-equal to the time average of the resonance frequency f "of the ro-

tierenden Resonanzschwingkreises f_ ist. In den Auswertekoppelkreis S„ ist eine als Shunt und Phasenschieber dienende Reaktanz X (Induktivität oder Kapazität) geschaltet. An der Koppelspule L„ des Auswertekoppelkreises S„ wird die Koppelspulenspannung tL· abgegriffen und zusammen mit dem über den Shunt X gemessenen Koppelspulenstrom I„ einer Auswerteeinheit 4, die als Multiplizier ausgebildet ist, zugeführt. Das Ausgangssignal U. des Multiplizierers passiert einen Tiefpaßfilter 5, dessen Grenzfrequenz kleiner als die Oszillatorfrequenz fn ist. Wie im folgenden noch näher auszuführen sein wird, ist für das Meßverfahren die Phasenverschiebung zwischen der Koppelspulenspannung UK und dem Meßwert des Koppelspulenstroms I„ ausschlaggebend, so daß zur Messung und Phasenschiebung des Koppelspulenstroms I„ die an der Reaktanz X anliegende Spannung gemessen und der Auswerteeinheit 4 zugeführt wird.animal resonance circuit f_ is. A reactance X (inductance or capacitance) serving as a shunt and phase shifter is connected to the evaluation coupling circuit S ". The coupling coil voltage tL · is tapped at the coupling coil L "of the evaluation coupling circuit S" and fed together with the coupling coil current I "measured via the shunt X to an evaluation unit 4, which is designed as a multiplier. The output signal U. of the multiplier passes through a low-pass filter 5, the cutoff frequency of which is lower than the oscillator frequency f n . As will be explained in more detail below, the phase shift between the coupling coil voltage U K and the measured value of the coupling coil current I "is decisive for the measurement process, so that for the measurement and phase shift of the coupling coil current I" the voltage applied to the reactance X is measured and the evaluation unit 4 is fed.

Die beiden Spulen LR und L„ bilden einen Transformator T3 wobei die induktive Kopplung durch die Gegeninduktivität M symbolisch in der Zeichnung dargestellt ist. Durch den mit der Oszillatorspannung U„ mit konstanter Oszillatorfrequenz f„ betriebenen Auswertekoppelkreis S„ wird im Resonanzschwingkreis SR eine Resonanζschwingkreisspannung UR mit einem Resonanzschw-ingkreisstrom IR induziert, wobei die Resonanzfrequenz f_ gleich der Oszillatorfrequenz f0 ist. Durch die induktive Kopplung der beiden Spulen L„ und LR bildet sich zur Erhaltung des magnetischen Flusses eine feste Phasenbeziehung : zwi-schen der Koppelspulenspannung U^, dem Koppelspulenstrom I„, der Resonanzschwingkreisspannung U„ und dem Resonanzschw-ingkreisstrom I„ aus. Bei einer Veränderung der Kapazität der Kapazitätsdiode CD durch das Signal U„ ändert sich die Resonanzfrequenz f^ des Resonanzschwingkreises Sn und somit auchThe two coils L R and L "form a transformer T 3 , the inductive coupling through the mutual inductance M being shown symbolically in the drawing. By using the oscillator voltage U "with a constant oscillator frequency f" driven Auswertekoppelkreis S "a Resonanζschwingkreisspannung U R with a Resonanzschw-ingkreisstrom I R is induced in the resonant circuit S R, where the resonance frequency f_ equal to the oscillator frequency f 0. The inductive coupling of the two coils L "and L R creates a fixed phase relationship to maintain the magnetic flux: between the coupling coil voltage U ^, the coupling coil current I", the resonant circuit voltage U "and the resonant circuit current I". When the capacitance of the capacitance diode CD changes due to the signal U ", the resonance frequency f ^ of the resonance circuit S n changes and thus also

K ηK η

die Phasenverschiebung zwischen der Resonanzschwingkreisspannung Un und dem Resonanzschwingkreisstrom In, was zur Folge hat, daß sich auch die Phasenverschiebung zwischen der Koppelspulenspannung UK und dem Koppelspulenstrom I„ verändert. Durch diese Veränderung in der Phasenverschiebung zwischen der Koppelspulenspannung U„ und dem Koppelspulenstrom I„ verändert sich auch das Ausgangssignal U. der Auswerteeinheit 4.the phase shift between the resonant circuit voltage U n and the resonant circuit current I n , which has the consequence that the phase shift between the coupling coil voltage U K and the coupling coil current I "changes. This change in the phase shift between the coupling coil voltage U "and the coupling coil current I" also changes the output signal U. of the evaluation unit 4.

Solange die Resonanzfrequenz fn des Resonanzschwingkreises Sn gleich der Oszillatorfrequenz fQ ist, beträgt die Phasenverschiebung zwischen der Resonanzschwingkreisspannung IL und demAs long as the resonance frequency f n of the resonance circuit S n is equal to the oscillator frequency f Q , the phase shift between the resonance circuit voltage IL and the

Resonanzschwingkreisstrom In Null Grad und die nach der Koppel-Resonant circuit current I n zero degrees and the after the coupling

spule LT, transformierte Impedanz stellt einen reinen Wirkwiderstand dar. Die Phasenverschiebung zwischen der Koppelspulenspannung Ut, und dem Meßwert des Koppelspulenstroms I„ beträgt daher durch die Reaktanz X 90°, so daß das Ausgangssignal U. am Tiefpaßfilter 5 Null "Volt beträgt. Eine Verstimmung des Resonanzschw-^ingkreises Sn durch ein Signal UQ beeinflußt die Phasenverschiebung zwischen der Koppelspulenspannung U„ und dem Koppelspulenstrom IK und damit das Ausgangssignal U.. Zwischen der Verstimmung des rotierenden Resonanzshwingkreises Sn und dem Ausgangssignal U. besteht ein annähernd linearer Zusammenhang, so daß durch den Wert des Ausgangssignals U. der Wert des zu übertragenden Signals Ug bestimmt ist.coil L T , transformed impedance represents a pure resistance. The phase shift between the coupling coil voltage Ut and the measured value of the coupling coil current I "is due to the reactance X 90 °, so that the output signal U. at the low-pass filter 5 is zero" volts Detuning the resonance circuit S n by a signal U Q influences the phase shift between the coupling coil voltage U "and the coupling coil current I K and thus the output signal U .. Between the detuning of the rotating resonance circuit S n and the output signal U. there is an approximately linear one Relationship, so that the value of the signal U g to be transmitted is determined by the value of the output signal U.

Um Rückwirkungen der Demodulatorschaltung des Auswertekoppelkreises Sy. auf den Resonanzschwingkreis SR aus zugleichen 3 ist ein automatischer Nullabgleich vorgesehen, indem das Ausgangssignal U. über einen geeigneten Regler 6 die OszillatorfrequenzTo avoid repercussions of the demodulator circuit of the evaluation coupling circuit Sy. To equalize the resonance circuit S R from 3 , an automatic zero adjustment is provided by the output signal U. via a suitable controller 6, the oscillator frequency

Jn.Jn.

fQ des spannungsgesteuerten Oszillators VCO nachstimmt. Dies kann dadurch geschehen, daß bei einem Signal U„ von Null Volt die Oszillatorfrequenz fQ so lange verändert wird, bis sie der Resonanzfrequenz fn entspricht und kein Ausgangssignal ü,f Q of the voltage controlled oscillator VCO readjusts. This can be done by changing the oscillator frequency f Q for a signal U "of zero volts until it corresponds to the resonance frequency f n and there is no output signal ü,

- 12 -- 12 -

vorliegt. Die Bemessung des Reglers 6 hat Einfluß auf die untere Grenzfrequenz der Übertragungsstrecke, weil niederfrequente Schwankungen der Resonanzfrequenz fR des Resonanzschwingkreises SR ausgeregelt werden. Falls auch statische Signalanteile übertragen werden sollen, ist als Signalspannung die Regelspannung UR am Ausgang des Reglers 6 abzugreifen. In diesem Fall bestimmt der Regler β maßgeblich die obere Grenzfrequenz der Signalspannung.is present. The dimensioning of the controller 6 has an influence on the lower limit frequency of the transmission path, because low-frequency fluctuations in the resonance frequency f R of the resonance circuit S R are regulated. If static signal components are also to be transmitted, the control voltage U R is to be tapped off at the output of the controller 6 as the signal voltage. In this case, the controller β largely determines the upper limit frequency of the signal voltage.

- - 4$ " " - - 4 $ "" BezugszeichenlisteList of reference symbols 11 DrehachseAxis of rotation 22 Weilewhile 33 feststehendes Bauteilfixed component 44th AuswerteeinheitEvaluation unit '5'5 TiefpaßfilterLow pass filter 66th ReglerRegulator SR S R ResonanzschwingkreisResonance circuit LR L R SpuleKitchen sink CDCD KapazitätsdiodeCapacitance diode DlDl Diodediode CC. Kondensatorcapacitor 8K 8 K AuswertekoppelkreisEvaluation coupling circuit LK L K KoppelspuleCoupling coil XX ReaktanzReactance vcovco spannungsgesteuerter Oszillatorvoltage controlled oscillator TT Transformatortransformer AA. AussteuerbereichDynamic range UO U O OszillatorspannungOscillator voltage fo f o OszillatorfrequenzOscillator frequency UK U K KoppelspulenspannungCoupling coil voltage 1K 1 K KoppelspulenstromCoupling coil current UR U R ResonanzschwingkreisspannungResonant circuit voltage 1R 1 row ResonanzschwingkreisstromResonant circuit current fR f R ResonanzfrequenzResonance frequency US U S Signalsignal UA U A AusgangssignalOutput signal UReg U Reg Reg^lspannungReg ^ control voltage MM. Geg,enindukt ivit ätGeg, enindukt ivit ät

W/GY/fezW / GY / fez

Claims (12)

·. - PATENTANWÄLTE -j .·" :>r * : ::"*:-:*": pi*p.l.-ing. alex steng er Kaiser-Friedrich-Ring 70 CilTPL.-ING. WOLFRAM WATZKE D-4000 DÜSSELDORF 11 3OQHRIQ DIPL.-ING. H E I N Z J. RING EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Unser Zeichen: 24 420 Datum: 23- August 1983 Prof. Dr.-Ing. Manfred Weck, Im Weingarten 16, 5100 Aachen Patentansprüche:·. - PATENTANWÄLTE -j. · ":> R *: ::" *: -: * ": pi * pl-ing. Alex steng er Kaiser-Friedrich-Ring 70 CilTPL.-ING. WOLFRAM WATZKE D-4000 DÜSSELDORF 11 3OQHRIQ DIPL.-ING.HEINZ J. RING EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Our reference: 24 420 Date: 23- August 1983 Prof. Dr.-Ing.Manfred Weck, Im Weingarten 16, 5100 Aachen Patent claims: 1. Verfahren zur berührungslosen übertragung eines Signals von einem rotierenden Bauteil auf ein feststehendes Bauteil, insbesondere eines von einem piezo-elektrischen Wandler in eine elektrische Spannung umgesetzten dynamischen Meßwertes von einer rotierenden Welle auf ein feststehendes Teil der Lagerung, durch zwei induktiv miteinander gekoppelte Spulen, wobei die eine Spule Teil eines Resonanzschwingkreises ist, dessen Resonanzfrequenz fR durch das zu übertragende Signal U3 verstimmt wird, und wobei die andere Spule als Koppelspule Teil eines Auswertekoppelkreises ist, an den eine Oszillatorspannung UQ mit konstanter Oszillatorfrequenz fQ angelegt wird, wobei in der Spule des Resonanzschwingkreises durch die induktive Kopplung mit der Koppelspule des Auswertekoppelkreises eine Resonanzschwingkreisspannung UR mit einem Resonanzschwingkreisstrom IR induziert wird und wobei zur Bestimmung der Größe des zu übertragenden Signals Ug ein Phasenvergleich durchgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß am Auswertekoppelkreis die Oszillatorspannung UQ kontinuierlich angelegt wird und daß die Veränderung in der Phasenverschiebung zwischen der an der Koppelspule anliegenden Koppelspulenspannung U„ und dem Koppelspulenstrom IK im Auswert ekoppelkreis infolge der von der Größe des zu übertragenden Signals Ug abhängigen Verstimmung in der Resonanzfrequenz fR und der Veränderung in der Phasenverschiebung zwischen der Resonanzschwingkreisspannung UR und dem Resonanzschwingkreisstrom IR und infolge der induktiven Kopplung der Spulen kontinuierlich gemessen wird.
1. A method for the contactless transmission of a signal from a rotating component to a stationary component, in particular a dynamic measured value from a rotating shaft to a stationary part of the bearing, which is converted into an electrical voltage by a piezo-electric converter, by means of two inductively coupled coils, One coil is part of a resonance circuit, the resonance frequency f R of which is detuned by the signal U 3 to be transmitted, and the other coil, as a coupling coil, is part of an evaluation coupling circuit to which an oscillator voltage U Q with a constant oscillator frequency fQ is applied, with in A resonance circuit voltage U R with a resonance circuit current I R is induced in the coil of the resonance circuit by the inductive coupling with the coupling coil of the evaluation coupling circuit, and a phase comparison is carried out to determine the size of the signal U g to be transmitted,
characterized in that the oscillator voltage U Q is continuously applied to the evaluation coupling circuit and that the change in the phase shift between the coupling coil voltage U "applied to the coupling coil and the coupling coil current I K in the evaluation coupling circuit due to the detuning in the resonance frequency f R and the change in the phase shift between the resonance circuit voltage U R and the resonance circuit current I R and is measured continuously as a result of the inductive coupling of the coils.
Telefon (0211) 57 2131 · Telex: 85 88429 pate d · Telegrammadresse: Rheinpatent · Postscheckkonto Köln (BLZ 370100 SO) 227610 - 503Telephone (0211) 57 2131 Telex: 85 88429 pate d Telegram address: Rheinpatent Postal check account Cologne (BLZ 370100 SO) 227610 - 503 • * Ur V . *• * Ur V. *
2. Verfahren nach Anspruch I3 dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Phasenverschiebung zwischen der Koppelspulenspannung UK und dem Koppelspulenstrom I~ im Auswertekoppelkreis die Werte der Koppelspulenspannung U„ und des Koppelspulenstroms I gleichzeitig gemessen und miteinander multipliziert werden.2. The method according to claim I 3, characterized in that to measure the phase shift between the coupling coil voltage U K and the coupling coil current I ~ in the evaluation coupling circuit, the values of the coupling coil voltage U "and the coupling coil current I are measured simultaneously and multiplied with one another. 3. Verfahren nach Anspruch' 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Gleichheit der Oszillatorfrequenz f_ und der Resonanzfrequenz f„ die Phasenverschiebung zwischen den Meßwerten der Koppel-3. The method according to claim '1 or 2, characterized in that if the oscillator frequency f_ and the resonance frequency f are the same, the phase shift between the measured values of the coupling riri spulenspannung ü„ und des Koppelspulenstroms IT, auf 90° eingestellt wird.coil voltage ü "and the coupling coil current I T , is set to 90 °. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswertekoppelkreis mit einer Oszillatorfrequenz4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the evaluation coupling circuit with an oscillator frequency fn, die gleich der Resonanzfrequenz fD des unver stimmt ervRes onanz υ κf n , which is equal to the resonance frequency f D of the inconsistent resonance υ κ Schwingkreises ist, betrieben wird.Oscillating circuit is operated. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, daß der Auswertekoppelkreis mit einer Oszillatorfrequenz f_3 die gleich der Resonanzfrequenz f_ im zeitlichen Mittel ist, betrieben wird.5. The method according to any one of claims 1 to 3j, characterized in that the evaluation coupling circuit is operated with an oscillator frequency f_ 3 which is equal to the resonance frequency f_ on average over time. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5S dadurch gekennzeichnet, daß zum Nullabgleich die Oszillatorfrequenz f_ des Auswertekoppelkreises in Abhängigkeit von der gemessenen Phasenverschiebung nachgestimmt wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5 S, characterized in that for zero adjustment, the oscillator frequency f_ of the evaluation coupling circuit is readjusted as a function of the measured phase shift. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Resonanzschwingkreis am rotierenden Bciateii und der Auswertekoppelkreis am feststehenden Bauteil angeordnet ist,7. Device for performing the method according to one of the claims 1 to 6, the resonance circuit on the rotating Bciateii and the evaluation coupling circuit on the stationary component is arranged dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (LR) des Resonanzschwingkreises (SR) und diecharacterized in that the coil (L R ) of the resonant circuit (S R ) and the 33305133330513 Koppelspule (LK) des Auswertekoppelkreises (S„) ringförmig ausgebildet und konzentrisch zur Drehachse (1) des sich rotierenden Bauteils (2) angeordnet sind und daß der Auswertekoppelkreis (S^) an eine Auswerteeinheit (4) zur Messung der an der Koppelspule (L„) anliegenden Koppelspulenspannung U„ und dem Koppelspulenstrom Ty. sowie zur Bestimmung der Phasenverschiebung aus den erhaltenen Meßwerten angeschlossen isot.Coupling coil (L K ) of the evaluation coupling circuit (S ") is ring-shaped and arranged concentrically to the axis of rotation (1) of the rotating component (2) and that the evaluation coupling circuit (S ^) is connected to an evaluation unit (4) for measuring the values at the coupling coil ( L ") applied coupling coil voltage U" and the coupling coil current Ty. and connected from the obtained measured values for determining the phase shift is o t. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (LR, L„) ineinandergeschoben sind.8. Apparatus according to claim 7 »characterized in that the coils (L R , L") are pushed into one another. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (LR, '.
ordnet sind.
9. Apparatus according to claim 7 * characterized in that the coils (L R , '.
are arranged.
Spulen (LR, L„) nebeneinander auf der Drehachse (1) ange-Bobbins (L R , L ") next to each other on the axis of rotation (1)
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis dadurch gekennzeichnet, daß im Auswertekoppelkreis (S^) eine Reaktanz (X) (Induktivität und/oder Kapazität) als Shunt und Phasenschieber geschaltet ist.10. Device according to one of claims 7 to 9 » characterized in that a reactance (X) (inductance and / or capacitance) is connected as a shunt and phase shifter in the evaluation coupling circuit (S ^). 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Auswerteeinheit (4) ein Multiplizierer vorgesehen ist, der die Meßwerte der Koppelspulenspannung U„ und des Koppelspulenstromes I„ zeitgleieh multipliziert und in ein Ausgangssignal Ufl umsetzt.11. Device according to one of claims 7 to 10, characterized in that a multiplier is provided as the evaluation unit (4) which simultaneously multiplies the measured values of the coupling coil voltage U "and the coupling coil current I" and converts them into an output signal U fl. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Multiplizierer ein Tiefpaßfilter (5) mit einer kleineren Grenzfrequenz als die Oszillatorfrequenz fß zur Glättung nachgeschaltet ist.12. The device according to claim 11, characterized in that the multiplier is followed by a low-pass filter (5) with a lower cut-off frequency than the oscillator frequency f ß for smoothing. 13- Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem Ausgangssignal U. des Multiplizierers angesteuerter Regler (6) zum Nachstimmen der Oszillatorfrequenz f^ vorgesehen ist.13- device according to claim 11 or 12, characterized in, that a controller (6) controlled by the output signal U. of the multiplier for retuning the oscillator frequency f ^ is provided. W/Gy/dgW / Gy / dg „- -: — ;- - : . : ; : ■ ; . -DIPL.-ING. ALU bltNOtK"- -: -; - -:. :; : ■; . -DIPL.-ING. ALU bltNOtK Kaiser-Friedrich-Ring 70 *"*".// *. ',, . V- h__ \r '_ " DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE D-4000 DÜSSELDORF 11 \£ Äg Q O Q g11J Q* DIPL.-ING. H E I N Z J. RINGKaiser-Friedrich-Ring 70 * "*" .// *. ',,. V- h__ \ r '_ " DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE D-4000 DÜSSELDORF 11 \ £ Ä g QO Q g 11 JQ * DIPL.-ING. HEINZ J. RING ^ "\ EUROPEAN PATENT ATTORNEYS^ "\ EUROPEAN PATENT ATTORNEYS EUROPEAN PATENT ATTORNEYSEUROPEAN PATENT ATTORNEYS Unser Zeichen: ο Ii lion Datum: n Our mark: ο Ii lion Date: n 2^ 420 : 23. August I983 2 ^ 420: August 23, 1983 Prof. Dr.-Ing. Manfred Weck, Im Weingarten l6, 5100 AachenProf. Dr.-Ing. Manfred Weck, Im Weingarten 16, 5100 Aachen Verfahren zur berührungslosen Übertragung eines Signals von einem rotierenden Bauteil auf ein feststehendes Bauteil Method for the contactless transmission of a signal from a rotating component to a stationary component Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen Übertragung eines Signals von einem rotierenden Bauteil auf ein feststehendes Bauteil, insbesondere eines von einem piezoelektrischen Wandler in eine elektrische Spannung umgesetzten dynamischen Meßwertes von einer rotierenden Welle auf ein feststehendes Teil der Lagerung, durch zwei induktiv miteinander gekoppelte Spulen, wobei die eine Spule Teil eines Resonanzschwingkreises ist, dessen Resonanzfrequenz fR durch das zu übertragende Signal Ug verstimmt wird, und wobei die andere Spule als Koppelspule Teil eines Auswertekoppelkreises ist, an den eine Oszillatorspannung U0 mit konstanter Oszillatorfrequenz fQ angelegt wird, wobei in der Spule des Resonanzschwingkreises durch die induktive Kopplung mit der Koppelspule des Auswertekoppelkreises eine Resonanzschwingkreisspannung UR mit einem Resonanzschwingkreisstrom I„ induziert wird und wobei zur Bestimmung der Größe des zu übertragenden Signals Ug ein Phasenvergleich durchgeführt wird,, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for the contactless transmission of a signal from a rotating component to a stationary component, in particular a dynamic measured value converted into an electrical voltage by a piezoelectric transducer from a rotating shaft to a stationary part of the bearing, by means of two inductively coupled coils, One coil is part of a resonance circuit, the resonance frequency f R of which is detuned by the signal U g to be transmitted, and the other coil, as a coupling coil, is part of an evaluation coupling circuit to which an oscillator voltage U 0 with a constant oscillator frequency f Q is applied, with A resonance circuit voltage U R with a resonance circuit current I "is induced in the coil of the resonance circuit by the inductive coupling with the coupling coil of the evaluation coupling circuit, and a phase comparison is carried out to determine the size of the signal Ug to be transmitted will be carried out, as well as a device for carrying out the process. Telemetrieeinrichtungen zur Meßwertübertragung von rotierenden Teilen auf feststehende Teile sind bekannt. Sie spielen beispielsweise bei der Luftdrucküberwachung eines Fahrzeugrades eine Rolle, wo der Luftdruckwert des bei Fahrt rotierenden Rades auf eine im Fahrzeuggestell untergebrachte Einrichtung zur Überwachung und gegebenenfalls zur Regulierung des Luftdrucks übertragen werden soll, Bekannte Verfahren und Vorrichtungen haben jedoch den Nachteil derTelemetry devices for transmitting measured values from rotating parts to stationary parts are known. For example, you play in the air pressure monitoring of a vehicle wheel, where the air pressure value of the wheel rotating while driving is on an im The vehicle chassis for monitoring and, if necessary, for regulating the air pressure is to be transferred, However, known methods and devices have the disadvantage of _ 2_ 2 Telticn w- Ii) 57 2131 · Telex: 85 88429 pate d ■ Telegrammadresse: Rheinpatent · Postscheckkonto Köln (BLZ 370100 SO) 227610- 503Telticn w- Ii) 57 2131 · Telex: 85 88429 pate d ■ Telegram address: Rheinpatent · Postal check account Cologne (BLZ 370100 SO) 227610- 503
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