DE7228392U - Electrical resistance transmitter - Google Patents
Electrical resistance transmitterInfo
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Description
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He.Hey
Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)Public limited company Brown, Boveri & Cie., Baden (Switzerland)
Elektrischer widerstandsgeberElectrical resistor
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Widerstandsgeber zur Umformung einer Winkelgrösse in ein elektrisches Signal, mit einem Rotor und einem Stator und Mitteln zur Uebertragung einer Information vom Rotor auf den Stator.The invention relates to an electrical resistance transmitter for converting an angular variable into an electrical signal, with a rotor and a stator and means for transmission information from the rotor to the stator.
Uebliche Widerstandsgeber der genannten Art weisen in der Regel einen mit einer Widerstandbahn oder einem Ring aus Widerstandsmaterial versehenen Stator und einen mit einem Schleifkontakt, der auf der Widerstandsbahn gleitet, versehenen Rotor auf ("Der Elektroniker" 4_, 167...175, 1967). Diese bekannten Widerstandsgeber sind jedoch meist nicht für hohe Winkelge-Usual resistance sensors of the type mentioned have in the Usually a stator provided with a resistance track or a ring made of resistance material and one with a sliding contact, the rotor slides on the resistance track ("Der Electronicsiker" 4_, 167 ... 175, 1967). These well-known However, resistance-type sensors are usually not suitable for high angle
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schwindigkeiten geeignet» da die Widerstandsschicht dabei relativ rasch zerstört wird. Auch darf die V/iderstandsschicht elektrisch nicht zu sehr belastet werden, da sie sonst durch Wärmeeinwirkung beschädigt werden kann.speeds suitable »because the resistance layer is there is destroyed relatively quickly. Also, the resistance layer must not be subjected to too much electrical stress, otherwise it will through Can be damaged by exposure to heat.
Für hohe Winkelgeschwindigkeiten ist man daher auf berührungslos arbeitende Geber übergegangen (a.o.O. Tab. V und VI). Letztere erfordern dann zusätzlichen Aufwand, wenn kleine Winkelgeschwindigkeiten bzw. kleine Winkelgrössen in elektrische Signale umgeformt werden sollen.For high angular speeds, no-contact sensors have been used (see above, Tab. V and VI). The latter then require additional effort when small angular velocities or small angular values are converted into electrical Signals are to be converted.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Widerstandsgeber zu schaffen, der die Nachteile der bekannten Geber nicht aufweist, der insbesondere für hohe und niedrige Winkelgeschwindigkeiten geeignet ist und sich durch einfachen Aufbau und hohe Betriebssicherheit auszeichnet.It is the object of the invention to provide an electrical resistance transmitter to create that does not have the disadvantages of the known encoder, especially for high and low angular speeds is suitable and is characterized by a simple structure and high operational reliability.
Diese Aufgabe wird bei einem elektrischen '.Viderstandsgeber der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäss dadurch gelöst,, dass der Rotor aus einem elektrisch anisotrop leitenden Material besteht und dass der Stator mit mindestens einem Schleifkontakt versehen ist.This task is performed by an electrical resistance transmitter according to the invention of the type mentioned at the outset, that the rotor consists of an electrically anisotropically conductive material and that the stator with at least one Sliding contact is provided.
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Als Rotormaterial eignet sich besonders gut ein kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff mit Faserrichtung parallel zu einem Durchmesser des Rotors.A carbon fiber reinforced one is particularly suitable as the rotor material Plastic with the grain direction parallel to a diameter of the rotor.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment shown in the drawing.
Es zeigtIt shows
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines elektrischen Widerstandgebers,Fig. 1 is a schematic representation of an electrical resistance transmitter,
Fig. 2 eine mögliche Aus führ »mgs form eines elektrischen Widerstandgebers gemäss der Erfindung,2 shows a possible embodiment of an electrical Resistance transmitter according to the invention,
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit zwischen Drehwinkel und der Ausgangsspannung des Widerstandsgebers .3 shows a graphic representation of the relationship between the angle of rotation and the output voltage of the resistance transmitter .
In der schematischen Darstellung gemäss Fig. 1 ist mit 1 eine Scheibe aus kohlenstoff-faserverstärktem Kunststoff (CFK; bezeichnet, welche um ihren Mittelpunkt M drehbar gelagert ist. Sich diametral gegenüberliegend sind zwei Schleifkontakte 2 und 3 vorgesehen, welche mit einem nicht weiter dargestellten Stator verbunden sind. Zwischen den beiden Schleifkontak-In the schematic representation according to FIG. 1, 1 is a disk made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP; denotes which is rotatably mounted about its center point M. There are two sliding contacts diametrically opposite one another 2 and 3 are provided, which are connected to a stator not shown further. Between the two sliding contact
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ten 2 und 3 liegt eine Konctantstromquelle 4. Die Spannung zwischen den Schleifkontakten kann mit einem Voltmeter 5 gemessen werden.ten 2 and 3 is a Konctantstromquelle 4. The voltage A voltmeter 5 can be used to measure between the sliding contacts.
Das Scheibenmaterial (CFK) besitzt bekanntlich mindestens eine ausgezeichnete Richtung (durch einen Pfeil in Fig. 1 angedeutet), in der der spezifische Widerstand und damit auch die elektrische Leitfähigkeit extremal sind. In der Scheibe 1 liegen die Kohlenstoff-Fasern parallel zu einem Scheibendurchmesser. Fällt nun die Vorzugsrichtung des Scheibenmaterials mit der Richtung der Verbundungslinie zwischen beiden Schleifkontakten zusammen, so ist die elektrische Leitfähigkeit gross und damit der zwischen den Schleifkontakten gemessene Spannungsabfall klein. Wird die Scheibe 1 um 90 bzw. um 270° weitergedreht, steigt der Spannungsabfall kontinuierlich bis zu einem Maximum an, da dann die elektrische Leitfähigkeit minimal wird.As is known, the pane material (CFRP) has at least one marked direction (indicated by an arrow in FIG. 1 indicated), in which the specific resistance and thus also the electrical conductivity are extremal. In the Disc 1, the carbon fibers lie parallel to one Pulley diameter. If the preferred direction of the pane material now coincides with the direction of the connection line between the two sliding contacts together, the electrical conductivity is high and thus that between the Voltage drop measured by sliding contacts is small. If the disk 1 is rotated further by 90 or 270 °, the increases Voltage drop continuously up to a maximum, since then the electrical conductivity is minimal.
Die zwischen den Schleifkontakten 2 und 3 abgreifbare Spannung U ist somit ein Mass für die jeweilige WinkellageThe voltage that can be tapped between sliding contacts 2 and 3 U is therefore a measure for the respective angular position
der Scheibe 1.of the disc 1.
In Fig- 2 ist ein mögliches Ausführungsbexspiel eines elektrischen Widerstandsgeber zur Umformung einer WinkelgrösseIn Fig. 2 is a possible embodiment example of an electrical Resistance transmitter for converting an angle
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in ein elektrisches Signal dargestellt, der nach dem oben geschilderten Prinzip aufgebaut ist. Der Ro\or, also die Scheibe 1, besteht beispielsweise aus Kohlenstoff-Fasern mMBPMHH·- von Courtaulds (60 Vol.%) mit Epotynovolak-Harz Ly 55 8 mit einem Härter HT 9 73 (UO Vol.% ausgehärtetes Harz) von Ciba-Geigy, Basel. Zur Herstellung geht man dabei von einer in bekannter Weise gewonnenen CFK-Platte mit einer Stärke von ca. 10 mm aus. Letztere wird beispielsweise nach einem aus "The Chartered Mechanical Engineer", Febr. 19 70, S. 56...60, bekannten Verfahren hergestellt. Aus dieser Platte wird eine Scheibe entsprechenden Durchmessers (im Ausführungsbeispiel ca. UO mm) gewonnen. Diese Scheibe wird beidseitig unter Zwischenschaltung Isolierscheiben 6 und 6a, z.B. aus Teflon, mit Wellenstummeln 7, 7a versehen. Diese sind in Lagern 8, 9 des Stators 10 drehbar gelagert. Auf der Mantelfläche der Scheibe gleiten die Schleifkontakte 2, 3. Diese bestehen aus dünnen Bronzestreifen. Die Schleifkontakte sind am Stator des Gebers isoliert befestigt und mit Anschlussklemmen 11, 12 versehen. Für Prüf- und Abgleichzwecke ist der Rotor 1 mit einem Zeiger 13, der auf einer der Wellenstununel 7, 7a befestigt ist, versehen. Dem Zeiger 13 ist eine 360 -Einteilung auf dem Stator 10 zugeordnet.shown in an electrical signal, which is constructed according to the principle described above. The ro \ or, so the Disk 1, for example, consists of carbon fibers mMBPMHH · - from Courtaulds (60% by volume) with epotynovolak resin Ly 55 8 with a hardener HT 9 73 (RO Vol.% Hardened resin) from Ciba-Geigy, Basel. For the production this is based on a CFRP plate obtained in a known manner with a thickness of approx. 10 mm. Latter is produced, for example, according to a method known from "The Chartered Mechanical Engineer", Feb. 19 70, pp. 56 ... 60. A disk with a corresponding diameter (approx. UO mm in the exemplary embodiment) is obtained from this plate. This disk is fitted on both sides with the interposition of insulating disks 6 and 6a, e.g. made of Teflon Shaft stubs 7, 7a provided. These are rotatably mounted in bearings 8, 9 of the stator 10. On the outer surface of the Disc slide the sliding contacts 2, 3. These consist of thin bronze strips. The sliding contacts are on The stator of the encoder is secured in an insulated manner and provided with connection terminals 11, 12. For testing and adjustment purposes is the rotor 1 with a pointer 13 pointing to one of the shaft stunel 7, 7a is attached, is provided. A 360 graduation on the stator 10 is assigned to the pointer 13.
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Fig, 3 zeigt eine graphische Darstellung der Abhängigkeit zwischen Drehwinkels^, der Scheibe 1 und der Spannung UFig. 3 shows a graphical representation of the relationship between the angle of rotation ^, the disk 1 and the voltage U.
zwischen den Klemmen 2 und 3. Die dieser Messkurve zugrundeliegende Scheibe wies Kohlenstoff-Fasern auf, die parallel zu den Fasern einen spezifischen Widerstand von ca. 0,02 Ohm*cm, senkrecht dazu einen solchen von ca. 1 Ohm·cm hatten. Die Anisotropie der fertigen Scheibe ist geringer.between terminals 2 and 3. The one on which this measurement curve is based Disc had carbon fibers, which parallel to the fibers had a specific resistance of approx. 0.02 Ohm * cm, perpendicular to it one of approx. 1 Ohm * cm had. The anisotropy of the finished disk is lower.
Bei Speisung mit einem konstanten Strom ergeben sich im Idealfall mit Quotienten Us o/u s ο v°n annähernd 50. Die mit dem Widerstandgeber erzielbare Auflösung ist von der Parallelität der Fasern und der Art der Schleifkontakte abhängig und wird umso besser je kleiner die Auflagefläche sich in Umfangsrichtung erstreckt. Bei dem in Fig. dargestellten Ausführungsbeispiel lag die Auflösung bei 2%. Weiterhin wird das Auflösungsvermögen durch die dem Widerstandsgeber nachgeschaltete Auswerteeinrichtung bestimmt.When supplied with a constant current, the quotient U s o / u s ο v ° n ideally results in approximately 50. The resolution that can be achieved with the resistance transmitter depends on the parallelism of the fibers and the type of sliding contacts and becomes better the smaller the Support surface extends in the circumferential direction. In the embodiment shown in FIG. 1, the resolution was 2%. Furthermore, the resolving power is determined by the evaluation device connected downstream of the resistance transmitter.
Statt die Scheibe 1 aus CFK herzustellen ist es auch möglich, ein auf die folgende Weise gewonnenes Material zu verwenden: In ein Epoxid-Harz, z.B. der oben genannten Art wird eine Vielzahl von untereinander isolierten, parallel zueinander verlaufenden Metall-Drähten, Fäden, Streifen oder Bänder eingebettet. Als Metall kann bei-Instead of producing the disk 1 from CFRP, it is also possible to use a material obtained in the following manner use: In an epoxy resin, e.g. of the type mentioned above, a multitude of mutually insulated, parallel metal wires, threads, strips or bands running towards each other. As metal, both
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spielsweise sogenannter Widerstands draht oder auch Kupferdraht verwendet werden. Diese Drähte oder Fäden treten an der Mantelfläche zutage. Ein über die Mantelfläche gleitender Schleifkontant stellt die elektrische Verbindung zwischen einem oder mehreren diametral verlaufenden Drähten oder Fäden her, wenn die Drahtrichtung mit der Verbindungslinie zwischen den beiden Schleifkontakten zusammenfällt. Bei den letztbetrachteten möglichen Ausführungsformen erhält man jedoch kein kontinuierliches Ausgangssignal, sondern ein sprunghafxes.for example, so-called resistance wire or copper wire can be used. These wires or Threads emerge on the outer surface. A grinding constant sliding over the surface provides the electrical Connection between one or more diametrically extending wires or threads, if the wire direction is with the connecting line between the two sliding contacts coincides. In the last possible embodiments considered However, one does not get a continuous output signal, but rather a jumpy one.
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DE (1) | DE7228392U (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3637927A1 (en) * | 1985-11-08 | 1987-05-14 | Aisan Ind | SENSOR FOR DETECTING THE POSITION OF THE THROTTLE VALVE |
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0
- DE DE7228392U patent/DE7228392U/en not_active Expired
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