DE889986C

DE889986C - Elektrische Laengenmesslehre

Info

Publication number: DE889986C
Application number: DEA10230D
Authority: DE
Inventors: Hans C Darge
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1938-11-23
Filing date: 1938-11-23
Publication date: 1953-09-14

Description

Elektrische Längenmeßlehre Die Erfindung betrifft eine elektrische Längenmeßlehre, deren Wirkung auf der Änderung des Feldes einer Induktionsspule mit der Lage eines relativ zu ihr bewegbaren, mit dem Tastorgan verbundenen Kernes beruht. Zur Erzielung einer empfindlichen Nullpunktsmethode wird der bewegliche Kern zwischen zwei in einer Längsachse angeordnete Spulen gelagert, die in zwei einander gegenüberliegenden Zweigen einer Brückenschaltung liegen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vervollkommnung einer solchen Meßlehre in Richtung der Linearität ihrer Anzeige und der Abgleichung der Meßanordnung.
Betnachtet man die Änderung der Induktion B einer Splule in Abhängigkeit von dem Abstand eines Eisenkernes, sol ergibt sich daß bis zu der Lage des Kernes dicht vor der Spulenöffnung B sich nur wenig ändert, mit dem Eintauchen des Kernes jedoch in zunehmendem Maß ansteigt. Man erhält also, auf das Spulenpaar der Meßlehre angewandt, zwei spiegelsymmetrische Kuvren, die sich in der Ordinate, die der Mitte des Spulenabstandes entspricht, als Nullinie schneiden.
Ist der Kern länger als der Spulenabstand, kreuzen sich die beiden Kurven in ihren steilen Teilen. Die Resultierende läuft mit großen Anfangswerten von Null ausgehend an wnld nimmt: eine konvexe Krümmung an (Abb. 1a).
Ist der Kern kurz im Verhältnis zu dem Spulen abstand, liegt der Schnittpunkt auf den waagerechten Kurvenästen, die dns Fehlen, einer Andlerung von B anzeigen. Eine Addition der Ordinaten ergibt eine konkav verlaufende Kurve mit sehr kleinen Anfangswerten (Abb. Ib).
Einen mit guter Annäherung linearen Verlauf der resultierenden Meßkurve erhält man erfindungs- gemäß, wenn man die Länge des Kernes mindestens annäheritd gleich dem Spulenabstand macht und die B-Kurven sich annähernd in dem Punkt der stärksten Krümmung der Kurven schneiden.
Unter Einhaltung dieser Beziehung sind die Angaben der Meßlehre, von Null ausgehend, über einen hinreichenden Meßbezirk proportional den gemessenen Längen (Abb. 10).
Eine weitere Lösung dieser Aufgabe, die gegebenenfalls dann Anwendung finden kann, wenn die oben angegebenen Längenverhältnisse aus ingendeinem Grund nicht eingehalten werden können, besteht ins einer besonderen Art der Bewicklung der Induktionsspulen. Um blei kurzem Kern die zw geringe Zunahme der Selbstinduktion bei geringen Hüben des Tastorgans im Verhältnis zurn weiteren Verlauf der Kurve auszugleichen, erhält mindestens eine der Spulen nach der dem Kern zugewandten Seite zu eine größer werdende Windungszahl pro Zentimeter.
Durch eine umgekehrten Verlauf der Bewicklung kann man den anfänglich zu starken Anstieg der Meßkurve ausgleichen, wenn der Kern länger als der Spulenabstand ist.
In jedem Fall der genannten Lösungen ist es wichtig, eine genaue Abgleichung der in zwei eiinander gegenüberliegenden Zweigen der Meßbrücke liegenden Spulen zu erzielen. Erfindunggemäß wird dies dadurch erreicht, daß die zugehörigen Windungen paarweise auf ein und denselben Kern gewickelt werden. Man erhält so nicht nur mühelos die gleichen Windungslängen, sondern auch gleiche Windungsquerschnitte und damit genau gleiche elektrische Daten der abzugleichenden Spulen.
Schließlich ist es häufig erwünscht, die Meßlehre in weiten Grenzen temperaturunabhängi zu machen. Zum Ausgleich der mit der Temperatur zunehmenden Widerstandgrößen der Spulenwicklungen wird erfindungsgemäß der Meßbrücke ein Widerstand mit entsprechend negativem Temperaturkoeffizienten vorgeschaltet. Die gewünschte Charakteristik dieses negativen Widerstandes läßt sich durch einen parallel dazu geschalteten Widerstand mit temperaturunabhängigem Widerstand blequem einstellen. Der Temperaturkoeffizient der gesamten Meßanordnung ist dann für den Meßbereich annähernd Null.
Die Anordnung der Einrichtung naich der Erfindung ist schaltungschematisch in der Abb. 2 dargestellt. Die Spulen 1 und 2 der Meßlehre bilden zusammen mit zwei Spulen 3 und 4 eine Meßbrücke. Der Kern K aus hochsiliziertem Eisen zwischen den Spulen 1 und 2 hat eine Länge, die praktisch dem Spulenstand gleich ist. Übler den Spulen 2 und 3 liegt die Spannungsquelle 5 und ein Widerstand g mit negativem - Temperaturkoeffizienten. Diesem ist arallel geschaltet ein Widerstand 8, dessen Temperaturkoeffizient praktisch gleich Null ist und der beispielsweise aus; Konstanten besteht. Über den Spulen 1 und 3 liegt das Meßinstrument 6, dem ein Einweggleichtichter 7 vorgeschaltet ist. In serie mit dem Meßinstrument ist zweckmäßig ein Widerstand 10 geschaltet.
Abb. 3 zeigt eine zweckmäßige Anordnung der Spulen 1 bis 4 und der Widerstände 8 und 9. Auf ein Isolierrohr 21 sind zwischen den paarweise angeordneten, ebenfalls aus Isoliermaterial bestehenden Stirn scheiben 22 paarweise die Windungen der gegeneinander abzugleichenden Spulen gewickelt. Der Eisenkern K befindet sich im Innern des Isolierrohres 21. Die mechanische Verbindung mit dem Tastorgan ist ebenfalls durch dieses Isolierrohr hindurchgeführt, jedoch in der Abbildung nicht dargestellt. In dem Zwischenraum zwischen den Spulen sind die Widerstände 8 und 9 an geordnet.
PATENTANSPROCHE: I. Elektrische Längenmeßlehre mit zwischen zwei Induktionsspulen beweglichem Kern und einem mit diesem verbundenen Tastorgan, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Kernes mindestens annähernd gleich dem Abstand der Spulen voneinander ist.
2. Elektrische Längenmeßlehre mit zwischen zwei Induktionsspulen beweglichem Kern und einem mit diesem verbundenen Tastorgan, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen eine in bzw. gegen Richtung der Eintauchbewegung des Kennes zunehmende Windungszahl pro Minute aufweisen.

Claims

3. Elektrische Längenmeßlehre mit zwischen zwei Induktionsspulen beweglichem Kern und einem mit diesem verbundenen Tastorgan niach Ansprüch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Idie Windungen der in zwei einander gegenüberliegenden Brücken zweigen geschalteten Induktionssplulen paarweise auf einen gemeinsamen Kern gewickelt sind.

4. Elektrische Längenmeßlehre nach. Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßbrücke der Lehne ein Widerstand (9) mit negativem Temperaturkoeffizienten vorgeschaltet ist.

5. Elektrische Längenmeßlehre nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Meßbrücke, parallel zu dem Widerstand (g) ein Widerstand mit dem Temperaturkoeffizienten Null angeordnet ist.

6. Elektrische Längenmeßlehre nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gegeneinander abzugleichenden Spulenpaare mit einem der Länge des Eisenkernes entsprechenden Abstand voneinander auf einen aus Isolierstoff bestehenden Hohlkern gewickelt sind.

7. Elektrische Längenmeßlehre mit der Meßbrücke vorgeschalteten Widerständen nach. Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß ,die Widerstände in dem Zwischenraum zwischen den beiden Spuienpaaren angeordnet sind.