DE3528811C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen induktiven Wegaufnehmer, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einem solchen Wegaufnehmer (Werner Gohlke: Mechanisch- Elektrische Meßtechnik [1955], Seite 57, Bild 75) ragt der Spulenkern infolge seiner Verstellung entsprechend dem zu messenden Weg in unterschiedlichem Maß in das Innere der beiden Induktionsspulen und verschiebt demzufolge das Potential in den beiden Induktionsspulen. Demzufolge entsteht in der Diagonalen einer elektrischen Meßbrücke, in deren Zweigen je eine der Induktionsspulen liegt, eine Differenzspannung, die als Maß für den zu messenden Weg dient. Bei den Induktionsspulen verläuft jedoch die Induktion nicht über die gesamte Spulenlänge linear, sondern fällt an den Spulenenden ab. Dies hat auch einen nichtlinearen Zusammenhang zwischen dem zu messenden Weg und der daraus resultierenden Differenzspannung in der Meßbrückendiagonalen, also einen nichtlinearen Verlauf des Meßsignals zur Folge.

Gemäß der DE-OS 29 19 359 wird eine Linearisierung durch eine zusätzliche Kompensationsspule über der ge­ samten Aufnehmerlänge angestrebt, die ein Magnetfeld entgegengesetzter Polarität erzeugt. Um eine Lineari­ sierung auf diese Weise zu erreichen, muß die Kompensa­ tionsspule über die gesamte Länge in aufwendiger Weise exakt bemessen sein. Außerdem erhöht sie den Raumbedarf in radialer Richtung.

Ferner ist aus der DE-OS 32 25 822 ein induktiver Meßwertgeber zur Umwandlung von Bewegungen eines mechanischen Fühlers in lineare elektrische Meßsignale bekannt, bestehend aus mehreren Spulen, in derem Inneren ein die Induktivität der Spulen in Abhängigkeit von den Fühlerbewegungen verändernder Kern gleitbar angeordnet ist, wobei die aus den mehreren Spulen bestehende Wandlerwicklung so bemessen ist, daß sich ihre Induktivität innerhalb des Bewegungsbereichs des Kerns linear ändert.

Eine andere Möglichkeit zur Linearisierungsverbesserung ist, die entsprechenden Enden der Induktionsspulen mit zur Kompensation des Linearitätsfehlers entsprechend bemessenen Aufwicklungen zu versehen. Dies ist fertigungstechnisch ebenfalls aufwendig und erfordert zu­ sätzlichen Raumbedarf in radialer Richtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und wirksame Maßnahme zur Linearisierung der eingangs genannten Wegaufnehmer zu schaffen, die insbesondere auch für die Serienfertigung geeignet ist. Diese Auf­ gabe wird bei Wegaufnehmern der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Gattung durch die im kennzeichnenden Anspruchsteil angegebenen Merkmale ge­ löst.

Durch die Erfindung wird mit geringem Aufwand und ohne zusätzlichen Raumbedarf in radialer Richtung eine Line­ arisierung des Meßsignals des Wegaufnehmers erreicht. Darüber hinaus ist es möglich, bei Serienherstellung größere Toleranzen bezüglich der Permeabilität der Spulenkerne zuzulassen, da bei einem Spulenkern grö­ ßerer Permeabilität in den Induktionsspulen eine grö-­ ßere Spannung auftritt, welche der größeren Permea­ bilität und dem sich daraus ergebenden Kennwert ent­ gegenwirkt. Ebenso können bei den Kernlängen größere Toleranzen zugelassen werden. Ein zusätzlicher Raumbe­ darf in radialer Richtung besteht nicht; der Raumbedarf zwischen den beiden Induktionsspulen ist praktisch ver­ nachlässigbar.

Besonders gering ist der Platzbedarf zwischen den bei­ den Induktionsspulen, wenn man gemäß weiterem Erfin­ dungsgedanken die Kompensationsspule als Doppelspule mit Paralleldrahtwicklung ausführt. Dies hat den Vor­ teil, daß man durch Einfügen je einer Spule der Doppel­ spule in einen der beiden Meßbrückenzweige das Gleich­ gewicht der Meßbrücke wahrt, was aber bei einfacher Kompensationsspule und deren Einfügen in nur einen der Meßbrückenzweige auch durch einen entsprechend bemes­ senen Ausgleichswiderstand im anderen Meßbrückenzweig bewirkt werden kann.

In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Alle nicht zum Verständnis der Erfindung notwendigen Teile sind in der schematischen Darstellung weggelassen. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Wegaufnehmer,

Fig. 2 das elektrische Schaltbild des Wegauf­ nehmers

Im Innern von zwei koaxial nebeneinander angeordneten Induktionsspulen 1, 2 ist längs der Spulenachse 3 be­ weglich ein Spulenkern 4 aus magnetisierbarem Material gelagert, der über ein Verbindungsglied 5 mit einem nicht dargestellten Bauteil verbindbar ist, dessen Weg gemessen werden soll. Wird dieses Bauteil um eine ge­ wisse Strecke verstellt, so wird die Verstellbewegung über das Verbindungsglied 5 auf den Spulenkern 4 über­ tragen und damit der Spulenkern 4 um einen ent­ sprechenden Weg innerhalb der Induktionsspulen 1,2 längs der Spulenachse 3 verschoben. In den Induktions­ spulen 1, 2 mit gleicher Induktionsrichtung wird da­ durch eine Potentialänderung verursacht, die in einer elektrischen Meßbrücke, in deren Zweigen je eine der Induktionsspulen 1 bzw. 2 liegt, eine Spannungsdiffe­ renz bewirkt, die als Maß für den Verstellweg des Spu­ lenkerns und damit des Bauteils heranziehbar ist. In­ soweit sind Aufbau und Wirkungsweise bekannt.

Erfindungsgemäß ist zwischen den beiden Induktions­ spulen 1, 2 - ebenfalls koaxial - eine Kompensa­ tionsspule 6 angeordnet und so bemessen, daß die Rich­ tung ihres Magnetfeldes gleich der Richtung der Magnet­ felder der Induktionsspulen 1, 2 ist und im mittleren Bereich des Aufnehmers das Magnetfeld der Induktions­ spulen in solchem Maße verstärkt wird, daß dadurch der Abfall der Induktion an den einander zugewandten und entgegengesetzt polarisierten Enden der Induktions­ spulen kompensiert wird. Die Länge des Spulenkerns 4 und dessen Bewegungsbereich sind dabei so bemessen, daß der Spulenkern 4 in jeder seiner Stellungen durch die Kompensationsspule 6 hindurch in einen Teil jeder der Induktionsspulen 1, 2 hineinragt.

Gemäß Fig. 2 sind in bekannter Weise die beiden Induk­ tionsspulen 1, 2 zu einer Halbbrücke geschaltet und auf dem Wegaufnehmer W angeordnet, während sich eine Ergän­ zungshalbbrücke mit entsprechenden Widerständen in dem für die Messung zu verwendenden Meßverstärker V be­ findet. Gemäß der Erfindung ist die Kompensationsspule als - vorzugsweise parallel gewickelte - Doppelspule ausgebildet, von der je eine Spule 6 a bzw. 6 b in je einen Zweig der Halbbrücke auf dem Wegaufnehmer W, je­ weils zusammen mit einer der Induktionsspulen 1 bzw. 2 geschaltet ist. Die Ausbildung der Kompensationsspule 6 als Doppelspule hat den Vorteil, daß zufolge der Ein­ fügung je einer der Teilspulen 6 a bzw. 6 b in je einen Halbbrückenzweig das Brückengleichgewicht erhalten bleibt, ohne daß es eines entsprechenden Ausgleichs­ widerstandes bedarf. Man kann aber auch eine einteilige Kompensationsspule verwenden und diese in den einen Brückenzweig schalten, wobei zur Wahrung des Brücken­ gleichgewichts im anderen Brückenzweig ein entspre­ chender Ausgleichswiderstand vorzusehen ist.

Claims (3)

1. Induktiver Wegaufnehmer, bestehend aus zwei koaxial nebeneinander angeordneten Induktionsspulen gleicher Induktionsrichtung in einer Wechselstrommeßbrücke mit im Spuleninnern in Abhängigkeit von dem zu messenden Weg axial beweglich gelagertem Spulenkern aus magnetisierbarem Material, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) zwischen den beiden Induktionsspulen (1, 2) eine dritte Spule (6) so angeordnet und bemessen ist, daß ihr Magnetfeld den Magnetfeldern der Induktionsspulen (1, 2) gleich gerichtet ist und im mittleren Bereich des Aufnehmers eine solche Überlagerung des Magnetfeldes der Induktionsspulen (1, 2) bewirkt, daß dadurch der Abfall der Induktion an den einander zugewandten, entgegengesetzt polarisierten Enden der Induktionsspulen (1, 2) aufgehoben wird, und daß
• die Länge des Spulenkerns (4) und dessen Bewegungsbereich so bemessen sind, daß der Spulenkern (4) in jeder seiner Stellungen durch die dritte Spule (6) hindurch in einen Teil jeder der Induktionsspulen (1, 2) hineinragt, und daß
• c) die dritte Spule (6) mindestens in einen der beiden Zweige der Meßbrücke eingefügt ist.

2. Induktiver Wegaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Spule (6) als Doppelspule ausgebildet ist und je eine der beiden Teilspulen (6 a, 6 b) der Doppelspule in Reihe mit jeweils einer der beiden Induktionsspulen (1, 2) in jeweils einen Zweig der elektrischen Meßbrücke geschaltet ist.

3. Induktiver Wegaufnehmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelspule als Paralleldrahtwicklung ausgebildet ist.