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NEUE BESCHREIBUNG "Wandler" Zusatz zum Patent.... (P 14 48 849.4-52)
Das Eauptpatent betrifft einen Wandler mit mindestens einer durch Wechselstrom erregbaren
Spule und mit einem in der Nähe dieser Spule relativ zu dieser verschiebbaren Glied,
dessen Bewegung in eine elektrische Grösse umgewandelt werden soll. Das Glied besteht
aus einem nichtmagnetischen, elektrisch leitenden Material. Bei Verschiebung dieses
Gliedes gegenüber der Spule ändern sich die im Glied induzierten Wirbelströme und
damit auch die Ausgangsimpedanz der Spule, so dass eine der Verschiebung entsprechende
elektrische Grosse vorliegt, Gemäss er Erfindung wird nun der Wandler nach dem Hapuptpatent
derart ausgestaltet, dass In an sich bekannter Weise zwei in eine Wechselstrommenbrliclçe
gelegte Spulen vorgesehen werden und das Glied unml tteibar vor der einen
Seite
der beiden Spulen zu den Spulen hin und von den Spulen weg verschiebbar angeordnet
wird.
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Der erfindungsgemäss ausgestaltete Wandler zeichnet sich dadurch aus,
dass das Ausgangssignal der Meßbrücke innerhalb eines breiten Bereiches eine lineare
Funktion der Stellung des verschiebbaren Gliedes ist.
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Bekannt sind bereits mechanisch-elektrische Meßwertwandler, bei denen
das Glied, dessen Bewegung in eine elektrische Grösse umgewandelt werden soll, wenigstens
teilweise aus magnetischem Material besteht. Dabei wird zur Erzeugung eines der
Verschiebung des aus magnetischem Material bestehenden Gliedes proportionalen elektrischen
Signals das Prinzip ausgenutzt, dass sich die magnetische Kopplung zwischen den
Spulen ändert, wenn das magnetische Glied zwischen den Spulen bewegt wird. Insbesondere
ist bereits ein Wandler der vorgenannten Art bekannt, bei dem zwei in eine Wechselstrommeßbrücke
gelegte Spulen vorgesehen sind und bei dem das Glied, dessen Bewegung in eine elektrische
Grösse umgewandelt werden soll, als Anker ausgebildet ist, d.b., aus magnetischem
Material besteht.
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Die bekannten Meßwertumformer der vorgenannten Art können nicht bei
Temperaturen oberhalb der Curie-Temperatur von magnetischen Werkstoffen betrieben
werden. Wander nach der Erfindung hingegen sind keinen solchen Temperaturbeschränkungen
unterworfen. Die Wandler nach der Erfindung lassen sich auch in oder Röntgenstrahlen
ausgesetzten Räumen vorteilhaft verwenden, da als elektrisch leitendes Material
tür das Glied, dessen Verschiebung gemessen werden soll, Aluminium verwendet werden
kann, das im Vergleich zu magnetisehen Werkstoffen einen verhältnismässig geringen
Neutronenabsorptionsquerschnitt aufweist.
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Die Erfindung wird nun näher anhand von Zeichnungen erläutert, in
denen zeigen: Fig. 1 und Fig. 2 Schaltbilder von Schaltungen für einen Wandler nach
der Erfindung, Fig. 3 teilweise in Schnitt eine Seitenansicht einer Ausführungsform
eines Wandlers nach der Erfindung, Fig0 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV
in Fig. 3, Fig. 5, 6 und 7 Schnitte durch andere Ausführungsformen der Erfindung,
Fig. 8 ein Schaltbild einer Wechselstromme#brücke und Fig. 9 eine graphische Darstellung
zur Erläuterung der Arbeitsweise eines Wandlers nach der Erfindung.
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Der Wandler 80 (Fig. 3) besitzt zwei Spulen 82 und 84, die auf einen
nichtmagnetischen, dielektrischen Kern 86 aus Keramikmaterial oder iergleichen gewickelt
sind0 Die Spulen 82 und 84 enden jeweils in Leitungspaaren 88 und 90, mittels derer
sie an einen elektrischen Schaltkreis anschließbar sind. Der Kern 86 besitzt eine
zylindrische Gestalt, und die Spulen 82 und 84 sind in axial zueinander versetzte
Schlitze 92 und 94 gewickelt, die sich auf der zylindrischen Oberfläche des Kerns
befinden. Die Spulen 82 und 84 und die Schlitze 92 und 94 besitzen eine solche Gestalt,
dass eine höchstiögliche Anzahl von Windungen der Spulen in einer senkrecht zur
Zylinderachse befindlichen Ebene vorgesehen werden, so das Jede Spule eine geringstmögliche
Ausdehnung in Richtung der Zylinderachse besitzt. Um den Kern 86 ist eine Hülse
100 aus nichtmagnetischem, dielektrischem Material angeordnet. Die llttlse 100 ist
mit parallel zur zylindrischen Achse des Kerns/verlaufenden Schlitzen
96
und 98 versehen. Die Schlitze 92 und 94 verlaufen zur Rllckseite des Kerns 86 zu
Ausgangsverbindungen, die den Austritt der Leitungen 88 und 90 von den Spulen 82
und 84 gestatten. Ein mit offenem Ende versehener Schirm 102 aus magnetischem Material
ist um die Seiten und das rückwertige Ende des Kerns 86 angeordnet0 Das rückwärtige
Ende des Sohirms ist mit einer Öffnung 104 versehen, in welcher ein mit Gewinde
versehener hohler Schaft 106 befestigt ist. Die elektrischen Leitungen 88 und 90
verlaufen durch die Öffnung 104 und den Schaft 106 aus dem Wandler. Über dem Schirm
102 ist ein Schutzschild 108 angeordnet, das ebenfalls an dem Schaft io6 befestigt
sein kann. Im Betrieb fühlt der wandler 80 das Vorhandensein einer Platte 109 aus
nichtmagnetischem Material und die Nähe der Platte 109 in bezug auf die aktive Fläche
100 des Wandlers.
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Die Spulen 82 und 84 des Wandlers QO sind als Zweige in eine Brückenschaltung
geschaltet, die noch zu beschreiben ist. Die Verschiebung der Platte 109 erzeugt
in den Spulen Impedanzänderungen, die zu einem Ungleichgewicht in der Brückenschaltung
führen und ein die Verschiebung der Platte in bezug auf den Wandler angebendes Ausgangssignal
hervorrufen. Die Spule 84 wird Im folgenden als Hauptspule und die Spule 82 als
Abgleichsspule bezeichnet.
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Der Wandler arbeitet nach dem Wirbelstromverlustprinzip, und zwar
werden Impedanzänderungen in den Spulen infolge Veränderung der Wirbelstromverluste
in der Platte 109 erzeugt. Die Theorie für den Betrieb des Wandlers ist ausführlicher
im Hauptpatent erörtert, in dem auch dargelegt ist, dass die Platte 109 eine etwa
gleiche oder grössere Dicke als die Eindringtiefe des Stroms in sie bei der Betriebsfrequenz
des Wandlers besitzen soll. Die Platte 109 sollte vorzugsweise aus einem Metall
wie etwa Aluminium,
Magnesium oder rostfreiem Stahl und dergleichen
hergestellt sein und eine gute elektrische Leitfähigkeit besitzen.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen zusammen eine elektrische Schaltung für den
Wandler. Die Schaltung enthält eine in der Zeichnung von gestrichelten Linien umgebene
Stromversorgung 112 zur Lieferung von Gleichstrom und Weehselstrom zum Betrieb der
Schaltung. Der Stecker 114 kann an eine geeignete Wechselstromquelle angeschlossen
werden, die durch eine Sicherung 116 abgesichert und durch einen doppelpoligen Schalter
118 geschaltet wird. Die Stromversorgung besitzt einen schaltbaren Wechselstromausgang,
wie etwa bei 120, und einen Gleichstromausgang, wie bei 122, wobei der Gleichstromausgang
an eine Klemme A geschaltet ist. Der Erdanschluss der Stromversorgung 112 ist an
die Kleie B geschaltet. Der Wechselstromausgang 120 ist an die Heizung und Steuerung
124 eines Sonfanttemperaturofens 126 geschaltet, innerhalb dessen sich die Sohaltung
aus Fig. 1 befindet.
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Die Klemmen A und B in Fig. 2 sind jeweils an die Klemmen A und B
in Fig. 1 angeschlossen, die su einem Spannungsregler 128 führen. Der Spannungsregler
besitzt eine durch Zenerdioden gesteuerte Verstärkerstufe, die an ihren Ausgang
130 eine konstante Ausgangsspannung liefert. Die geregelte Ausgangspannung von dem
Regler 128 wird von dem Ausgang 130 über Leiter 132 und 134 der übrigen Schaltung
in Fig. 1 zugeführt. Links in der Schaltung ist eine Oszillatorstufe gezeigt, in
der ein Transistor 134 mit einer Basis 136, einem Kollektor 138 und einem Emitter
140 enthalten ist. Der Widerstand 142 von der Basis 136 an Erde und der Widerstand
144 von der Basis 136 an den Ausgang 130 des Reglers dienen dazu, den Transistor
vorzuspannen und einen Betriebspegel einzustellen. Zwischen
den
Kollektor 138 und den Reglerausgang sind eine Spule 146 und in Reihe befindliche
Kondensatoren 148 und 150 geschaltet, die den Schwingkreis des Oszillators 134 bilden.
Zwischen dem Kollektor 138 und dem Emitter 140 des Oszillators 134 ist in Reihe
über einen Kondensator 152, der an die gemeinsame Verbindung der Kondensatoren 148
und 150 angeschlossen ist, und über eine Spule 154 und einen Leiter 156 zum Ritter
140 eine Rückkopplungsschleife für den Oszillator ausgebildet. Der Kondensator 152
und die Spule 154 dienen zur Steuerung der Rückkopp lung des Oszillators. Weiter
ist ein Synchronisationseingang L vorgesehen, der zur Steuerung der Oszillatorfrequenz
von außen über einen Xoppelkondensator 358 zur Basis 136 des Transistors t34 führt.
».r zwischen den Emitter 140 und Erde geschaltete Widerstand 158 bewirkt zusammen
ilt des Transistor 160 eine Regelung des von dem Oszillatortransistor 134 gezogenen
Strome@.
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Der Transistor 160 besitzt eine Basis 162, einen Emitter 164 und einen
Kollektor 166. Zwischen den Emitter 140 des Transistors i34 und den Kollektor 166
des Transistors 160 ist ein Widerstand 168 geschaltet. Der Kollektor 166 des Transistors
160 ist an den Ausgang 130 des Spannungsreglers über einen Widerstand 170 und einen
Leiter 192 geschaltet. Sein Emitter 164 ist an Erde geschaltet, und die Basis 162
ist über einen Kondensator 172 an Erde geschaltet. Die Basis 162 ist an den Ausgang
i30 des Spannungsreglers über einen Widerstand 174, eine Diode 176, die Primärwicklung
178 eines Ausgahgstransformators 180 und einen Widerstand 182 geschaltet. Der Widerstand
184 ist parallel zu einer Nebenschlussdiode 176 und einer Wicklung 178 geschaltet0
Zwischen die gemeinsame Verbindung der Widerstände 182, 184 und die Spule 178 und
Erde ist eine Zenerdiode 186 geschaltet. Eine an der Spule 178 des Transformators
180 auitretende Ausgangsspannung mit einer
Amplitude, die grösser
als eine vorbestimmte Amplitude ist, wird durch die Diode 176 und den Steuertransistor
160 gleichgerichtet. Der Transistor 160 steuert wiederum den Ausgang des Oszillatortransistors
134. Durch die Zenerdiode 186 und den Widerstand 812 wird eine vorbestimmte Bezugsspannung
geschaffen mit der die Oszillatorspannung verglichen wird. lWenn die Ausgangsspannung
grösser als die Bezugspannung ist, wird die Diode 176 leitend und schaltet den Transistor
160 durchs wodurch die Amplitude des Ausgangs des Transistoroszillators 134 herabgesetzt
wird Der Ausgang des Kollektors 138 des Transistors 134 ist durch den Kondensator
186 kapazitiv an die Basis 188 des Transistors i90 gekoppelte Die Widerstände 192
und 194 stellen die Betriebsvorspannungsbedingunge für die Basis des Transistors
190 her. Der Kollektor 196 des Transistors 190 ist an den Ausgang 130 des Spannungsreglers
128 über Leiter 198 und i32 geschaltet.
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Der Emitter 200 des Transistors 190 ist direkt an die Basis 202 eines
Transistors 204 geschaltet. Der Kollektor 206 dieses Transistors ist an den Kollektor
196 des Transistors 190 geschaltete Der Emitter 208 ist durch eine Wicklung 210
eines Transformators 180 und einen Widerstand 2i2, zu dem ein Kondensator 214 parallel
geschaltet ist, an Erde angeschlossen. Durch den Widerstand 216 ist die Basis 202
des Transistors 204 an Erde zur Erzeugung der Betriebsvorspannung des Transistors
204 angeschlossen.
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Eine Wicklung 218 des Transformators 180 ist über Klemmen C und D
an den Eingang eines Brückennetzwerks 220 (Fig. 2) angeschlossen. Bei des Brückennetzwerk
220 bildet die Hauptspule 84 des Wandlers 80 einen Zweig und die Abeleichspule
82
den anderen Zweig. Die Widerstände 222 und 224 bilden die unveränderlichen Zweige.
Der Wechselstromabgleich der Brücke 220 wird durch ein Potentiometer 226 erreicht,
das parallel zum Eingang der Brücke geschaltet ist. Sein Schleifabgriff 228 ist
über einen Widerstand 230 an die Verbindung 232 der Widerstände 222 und 224 geschaltet.
Die Kondensatoren 354 und 356 sind parallel zum Eingang der Brücke 220 geschaltet,
damit ein Blindkomponentenabgleich geschaffen wird0 Ein von einem unabgeglichenen
Zustand der Brücke 220 herrührendes Ausgangssignal erscheint zwischen der Verbindung
232 und Erde, da sowohl die Hauptspule 88 als auch die Abgleichspule 82 mit ihrer
gemeinsamen Verbindung an Erde geschaltet sind.
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Das Brückenausgangssignal oder Fehlersignal wird über die Klemme E
und einen in Reihe geschalteten Konder@ator 234 (Figo i) an die Basis 236 eines
Transistors 27@ geführt.
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Die Basis 236 ist über einen Widerstand 240 an Erde und über einen
Widerstand 242 an den Ausgang 130 des Spannungsreglers geschaltet. Die Widerstände
240 und 242 stellen die Betriebsvorspannung des Transistors 238 her, der für das
ankommende Fehlersignal hochohmig erscheint.
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Der Kollektor 244 ist direkt an den Ausgang i30 geschaltet.
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Der Emitter 246 des Transistors 238 ist direkt an die Basis 248 eines
Transistors 250 geschaltet. Der Transistor 250 bildet einen Verstärker, dessen Verstärkung
verändert werden kann und dessen Verstärkung eine Funktion der an seinem Kollektor
252 erscheinenden Last ist, nämlich der durch eine Wicklung 256 eines Transformators
254 dargebotenen Impedanz Die Anfangsverstärkung des Transistors 250 wird durch
einen Widerstand 258 erreicht, der vom Emitter 260 in Reihe mit einem Kondensator
262 an Erde geschaltet ist. Die Vorspannung für die Basis wird dabei durch einen
Widerstand 264 geliefert. Die Gleichstromverbindung zu Erde wird durch einen Widerstand
266 hergestellt. Die Enden der mit Mittelabgriff versehenen Wicklung 268 des Transformators
254 sind durch Dioden 270 und
272 verbunden, un d die gemeinsame
Verbindung 272 ist durch einen Widerstand 276 an Erde angeschlossen. durch den Anschluss
des Mittelabgriffs 272 der Wicklung 26S an Erdpotential wirken die Dioden 270 und
272 als Vollweg-Gleichrichterdetektor, wobei der Widerstand 276 den Lastwiderstand
bildet und ein Kondensator 280 eine Filterwirkung ausübt.
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Der Ausgang des Detektors bei 274 ist auch an eine Formungsschaltung
282 mit in Reihe geschalteten Dioden 284, 286, 287, 288 und 290 geschaltet. Die
Verbindung der IN-oden 284 und 286 ist über einen Widerstand 292 an Erde und über
einen Widerstand 294 an den Ausgang 130 des Spannungsreglers geschaltete Die Verbindung
der Dioden 286 und 287 ist über einen Widerstand 296 an Erde und über einen Widerstand
298 an den Ausgang 130 des Spannungsreglers geschaltet. Die Verbindung der Dioden
287 und 288 ist über einen Widerstand 300 an Erde und über einen Widerstand 302
an den Ausgang des Spannungsreglers geschaltet. Die Verbindung zwischen den Dioden
288 und 290 ist über einen Widerstand 304 an Erde und über einen Widerstand 306
and den Ausgang 130 des Spannungsreglers geschaltet. Das Ende der Diode 290 ist
über einen Widerstand 308 Q Erde und über einen Widerstand 310 an den Ausgang 130
des Spannungsreglers geschaltet.
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Die Werte der Widerstände in der Formungsschaltung 282 sind so gewählt,
dass eine vorbestimmte Spannungsgrösse geliefert wird, die nacheinander an den Verbindungen
der Dioden 284 und 286, und 286 und 287, 287 und 288 und 288 und 290 zunimmt. Wenn
die Ausgangsspannung von den Detektoren 270 und 272 die Spannung an einer bestimmten
Verbindung übersteigt, bilden alle Widerstände (von den Widerständen 292, 296, 300,
304 und 308), die sich vor der bestimmten Verbindung befinden, einen Teil der parallel
zum
Widerstand 276 befindlichen Last. Auf diese Weise wird der Widerstand des Detektors
herabgesetzt, wodurch umgekehrt wieder der Lastwiderstand des Transistrs 250 herabgesetzt
wird und dadurch seine Verstärkung herabgesetzt wird, In der obigen Beschreibung
war angegeben, dass die Mittelanzapfung 278 der Wicklung 268 des Transformators
254 an Erdpotential liegt. Tatsächlich ist sie jedoch an den Ausgang i30 des Reglers
über einen Widerstand 279 geschaltet, und es wird ihr normalerweise eine leicht
positive Vorspannung über die Klemme F und einen veränderlichen Widerstand 312 (Fig.
2) zugeführt. Der veränderliche Widerstand 312 ist an Erde geschaltet. Das über
dem Lasttransistor 276 des Detektors mit den Dioden 270 und 272 erscheinende Ausgangssignal
ist direkt an die Basis 314 eines Transistors 316 geführt Der Kollektor 317 ist
über einen Widerstand 320 an den Ausgang 130 des Spannungsreglers 128 geschaltst.
Der Emitter 322 ist direkt an die Ausgangsklemme G und über die in Reihe befindlichen
Widerstände 324 und 326 an Erde geschaltet. Der Emitter 322 würde sich bei Fehlen
eines Signals vorn Wandler 80 über die Klemme E auf einem geringfügig positiven
Potential befinden9 Dit ein Null-Ausgangssignal erreicht wird, wird der Emitter
322 auf ein geringfügig negatives Potential gebracht, w das von der Sekundärwicklung
328 des Transformators 180 erzeugt wird und durch eine Vollweg-Diodenbrückenschaltung
329 gleichgerichtet word. Die Brücke 329 besteht aus den Dioden 330, 332, 334 und
336 und einem parallel zum Eingang geschalteten Filterkondensator 338. Das Ausgangssignal
der Brückenschaltung 329 wird über die in Reihe befindlichen Widerstände 340 und
324 an den Emitter 322 angelegt, um diesen nach einem geringfügig negativem Potential
aus zusteuern0 Ein Kondensator 342 dient zur Filterung des Ausgangssignals der Brückenschaltung
3290
Die an den Emitter 322 des Transistors 516 angelegte Spannung
ist test eingestellt, während die Spannung an der Klemme F zur Lieferung eines Null-Ausgangs
an der Klemme G einstellbar ist. Dies wird auf folgende Weise bewerkstelligt: Der
Spannungsabfall über den Dioden 344 und 346 wird so gewählt, dass dieser Spannungsabfall
den Basis-Emitter-Spannungsabfall des Transistors 316 kompensiert. Der Spannungsabfall
über der Diode 344 wird so gewählt, dass er ausreicht, um den Spannungsabfall in
Durchlassrichtung von jeder Diode 270 bzw. 272 su kompensieren, was davon abhängt,
welche normalerweise leitend ist. Der Kondensator 348 dient zur Filterung. Zum Null-Ausgleich
des Ausgangssignals bei Fehlen eines Eingangssignals sollte die Basis 314 des Transistors
316 sich auf einem geringfügig positiven Potential ähnlich wie der Spannungsabfall
über den Dioden 270 und 272 an dem Punkt befinden, an dem sie gerade leitend werden.
Diese positive Spannung wird durch Verstellen des veränderlichen Widerstandes 312
(Fig. 2) auf einen solchen Wert eingestellt, dass sich an der Klemme G ein Null
Ausgang ergibt. Eine Spule 313 und ein Kondensator 315 bilden ein Serienresonanzfilter
für die Basis 314 des Transistors 3160 Der Ausgang von der Klemme G wird an eine
Ausgangssteuerung (Fig. 2) geführt, die von einen Potentiometer 350 und einem Filter
352 gebildet wird. Ein Anteil des Ausgangssignals, dessen Grösse von der Einstellung
des Potentiometers 350 abhängt, liegt an den Klemmen H und J an. An die Klemme K
ist der Schirm eines Ausgangskabels (nicht gezeigt) angeschlossen.
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Im Betrieb wird das Vorhandensein und die Nähe einer leitenden Platte
109 als Störung des Abgleichs in der Brücken-Schaltung 220 gefühlt. Durchdie Störung
des Abgleichs wird ein Ausgangssignal an der Klemme G erzeugt, dessen Grösse der
Nähe der Platte 109 bezüglich der aktiven Fläche 110
des Wandlers
80 entspricht, Durch die veränderliche Last der Schaltung 282 (Fig0 1) für den Transistor
250 wird eine Linearisierung der Beziehung zwischen dem Ausgangssignal und der Nähe
der Platte erreicht.
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In den Fig. 5, 6 und 7 sind verschiedene Ausführungsformen von Wandlern
gema;'5s der Erfindung schematisch gezeigte Fig0 5 zeigt den Wandler 80 nach Fig0
3, bei dem die Spule 82 den gleichen Durchmesser wie die Spule 84 besitzt, aber
mit einer grösseren Entfernung d1 von der Platte 109 als die Spule 84 angeordnet
ist, die in der Entfernung d2 von der Platte angeordnet ist0 Fig0 6 stellt einen
Wandler 80a dar, bei dem die Spule 82a geringeren Durchmesser als die Spule 84a
besitzt und die beiden Spulen in der gleichen Ebene liegen. Bei dieser @@@führungsform
ist die Entfernung d von der Platte 109 zu jeder Spule die gleiche. Fig0 7 stellt
einen Wandler dar, in dem die Spule 82b grösseren Durchmesser als die Spule 84b
besitzt Die Spule 82b ist in einer Entfernung d1 von der Platte 109 angeordnet,
wobei diese Entfernung grösser als die Entfernung d2 der Spule 84b von der Platte
109 ist.
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In jedem Fall sind die Spulen 84, 84a und 84b die Hauptspulen und
die Spulen 82, 82a und 82b die Abgleichspulen.
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In jeder Ausführungsform besitzt die Platte 109 entweder infolge der
Grösse oder der Anordnung eine geringere Wirkung auf die Spulen 82, 82b und 82a
als auf die Hauptspulen 84, 84a und 84b.
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In Fig. 8 ist ein schematisches Schaltbild der Brückenschaltung 220a
gezeigt, die aus zwei Widerständen 222a und 224a und zwei Spulen 82 und 84 gebildet
ist. Die Spulen entsprechen jeweils den Spulen 82 und 84 des Wandlers nach Fig0
3. In einem typischen Beispiel besitzen die Spulen 82 und 84 einen Durchmesser von
19 mm. Jede Spule umfasst dabei elf Windungen aus Kupferdraht mit 34 Gauge Die Spulen
liegen in axialer Richtung um 2,3 mm auseinander. An
die Klemmen
C und D wurde eine Hochfrequenz-Wechselstromspannung in der Grössenordnung von i
MEz angelegt Von den Ausgangsklemmen 232a und 233 wurde eine Wechselausgangsspannung
in eine phasenempfindliche Demodulatorschaltung eingespeist, um Gleichstrom-Ausgangswerte
nach Tabelle 1 zu erhalten.
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Tabelle 1 Verschiebung Ausgangs- Ausgangs- Ausgangsspander Platte
v.d. spannung spannung nung Haupt-Hauptspule in Hauptspule Abgleioh- spule 84 und
mm - 84 - - spule 82 Abgleichspule 82 2,55 0,323 3,8 0,170 5,1 0,061 -0,288 -0,022
5,35 -,006 -0,0175 -0,056 7,6 -0,050 -0,150 -0,075 8,9 -0,080 -0,135 -0,090 10,15
-0,i04 -0,127 11,45 -0,118 -0,125 -0,118 Die Werte aus Tabelle 1 sind der graphischen
Darstellung der Fig. 9 als Kurven 1, 2 und 3 aufgetragen. Kurve i der Fig. 9 stellt
die Wirkung der Verschiebungsänderung zwisehen der Platte 109 und der Hauptfühlspule
84 des Wandlers 80 dare Die Abgbichspule 82 wurde physikalisch von dem Umformerkörper
um eine ausreichende Strecke entfernt, in der sie nicht durch die Gegenwart der
leitenden Platte 109 beeinflusst wird; sie ist jedoch in die elektrische Brückenschaltung
eingeschaltet. Die Kurve 1 der Fig. 9 zeigt deshalb nur das Ausgangs signal der
Brückenschaltung infolge der Wirkung der Verschiebung der Platte 109 auf die EXauptspule
8,
Die Kurve 2 der Fig. 9 stellt die Wirkung der Veränderung der
Verschiebung zwischen der Platte 109 und der Abgleichiühlspule 82 des Wandlers dar.
Die Hauptspule 84 wurde von dem Umformerkörper um eine ausreichende Strecke entfernt,
in der sie nicht durch die Gegenwart der leitenden Platte 109 beeinflusst wird.
Sie ist jedoch in die elektrische Brückenschaltung geschaltet. Deshalb zeigt die
Kurve 2 der Fig. 9 nur das Ausgangssignal der elektrischen Brdekenschaltung infolge
der Wirkung der Verschiebung der Platte 109 auf die Abgleichspule 82. Das Ausgangssignal
von der Abgleichspule 82 weist eine umgekehrte Polarität gegenüber dem Ausgangssignal
der Hauptspule 84 auf, da sich die Abgleichspule in einem anderen Zweig der Brückensehaltung
befindet.
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Die Kurve 3 der Fig. 9 zeigt die Wirkung von Verschiebungsänderungen
der Platte 109 auf den Ausgang der Briickenschaltung. Die leitende Platte wirkt
dabei sowohl auf die Hauptspule 84 wie auf die Abgleichspule 82 ein. Die Strecke
d, um die die Hauptspule 84 und die Abgleichspule 82 auseinanderliegen, beträgt
in dem Versuchsbeispiel 2,3 mm.
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Die jeweiligen Positionen wurden bei der Erzielung der Daten für die
Kurven i und 2 aufrechterhalten. Es ist leicht zu ersehen, dass die Abgleichwirkung
der Abgleichspule 82 eine bedeutende Verbesserung der Linearität der Ausgangsspannung
als Funktion der Verschiebung über einen brauchbaren Bereich der Kurve 3 liefert.
Die durch die Åbgleichspule erreichte Kompensation kann erreicht werden, indem eine
Spule von ähnlichem Durchmesser wie die Hauptspule verwendet wird, und indem diese
Spule in einer grösseren Entfernung von der leitenden Platte 109 angeordnet wird,
wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Die Kompensation kann-auch dadurch bewirkt werden,
dass eine Abgleiohspule mit geringerem Durchmesser verwendet wird, die in der gleichen
Entfernung
von der leitenden Platte 109 wie die grössere Hauptspule angeordnet wird, wie es
in Fig. 6 gezeigt ist0 Ebenso kann eine Kompensation erreicht werden, indem eine
Hauptspule mit kleinerem Durchmesser verwendet wird, die näher an der leitenden
Platte 109 als die grdssere Spule angeordnet ist, wie es in Fig. 7 gezeigt ist.
Vorzugsweise können die Oszillator-Demodulatorschaltung der Fig. 1 und 2 und die
Formungsschaltung 282 So ausgeführt sein, dass sie durch geeignete Auswahl der Bauteile
den verbesserten Linearitätsbereich des Wandlers 80 erweiternd Die elektrisch leitende
Platte 109 bewirkt die größte Impedanzänderung der ihr am nächsten befindlichen
Spule, wenn die Spulen gleichen Durchmesser besitzen und gleiche elektrische Eigenschaften
besitzen. In ähnlicher Weise tritt die grösste Impedanzänderung in der Spule mit
grossem Durchmesser auf, wenn die Spulen in der gleichen Ebene liegen. Da die Abgleichspule
entweder in bezug auf die Hauptfühlspule axial verschoben ist, oder ihre elektrische
Wirkung verschoben ist, liefert die übrigbleibende Nirkung eine im wesentlichen
lineare Beziehung zwischen der Bewegung der elektrisch lei tenden Platte und den
Ausgangs-Signalen von der Brückenschaltung0