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VORRICHTUNG ZUM MESSEN VON MESSGRÖSSEN Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zum Messen von MessgröRen in rotatorisch oder periodisch bewegten Bauteilen
mit Hilfe eines Gebers, dessen ohmscher Widerstand von der Messgröße beeinflussbar
ist und der mit dem Bauteil fest verbunden ist, mit einer Leitung zum Geber zu einer
ersten, ebenfalls am Bauteil befestigten ersten Spule, mit einer ortsfest vorgesehenen
zweiten Spule, die in einer bestimmten Stellung des Bauteils mit der ersten Spule
optimal gekoppelt ist, mit einem die Spulen in der bestimmten Stellung auf Resonanz
abstimmenden Kondensator und mit einem mit dem so gebildeten Schwingkreis verbundenen
Generator.
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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist an einem Kolben eines
Explosionsmotors ein NTC befestigt, dessen Zuleitung zur Sekundärspule eines Ubertragers
führt. Dieser Übertrager umfaßt eine zylindrische Wicklung, die auf einem Ferritkern
aufgewickelt ist. Der Ferritkern seinerseits ist auf der Ublicherweise nach unten
weisenden Stirnwand des Kolbens hängend befestigt.
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Geht der Kolben samt NTC und Sekundörspule auf und ab, so taucht die
Sekundörspule dabei zeitweilig in eine Primärwicklung des Übertragers, die fest
im Motorgehäuse vorgesehen ist.
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Bei einem Arbeitsspiel ist dabei die Anordnung so getroffen, daß sich
die Sekundörspule der Primärspule nähert, in diese hineintaucht, eine Stelle optimaler
Kopplung erreicht, ober diese
Stelle hinausfährt, danach umkehrt,
wiederum die Stelle optimaler Kopplung erreicht und sich dann wieder entfernt. Parallel
zur Primärspule liegt ein Kondensator, der für den Fall der optimalen Kopplung den
so gebildeten Schwingkreis auf Resonanz abstimmt. Der Schwingkreis wird von einem
Generator gespeist, der mit dem Kondensator verbunden ist. Im Betrieb greift man
die Spannung des Schwingkreises ab und macht sie z. B. auf einem Bildschirm sichtbar.
Steigt die Temperatur des Kolbens, so nimmt der NTC einen niedereren Widerstand,
d. h.
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der Schwingkreis wird mehr bedämpft. Aus der Lage des Punktes größter
(oder kleinster) Spannung relativ zu einer Bezugsspannung kann man auf die Temperatur
im Kolben schließen (Patentanmeldung der Firma Karl Schmidt, Neckarsulm).
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Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die Temperatur im Explosionsmotor
bzw. Kolben nicht nur wie erwünscht auf den NTC, sondern auch vor allem auf die
Eigenschaften des Übertragers einen Einfluß hat. Es kann nun sein, daß der Schwingkreis
in der Resonanzfrequenz verstimmt wird, d. h. daß der Generator ihn mit einer falschen
Spannung speist. Man erhält dann zwar auch den typischen Spannungsverlauf am Resonanzkreis,
wie im Resonanzfall, jedoch sind die nunmehr feststellbaren Maximas kein echtes
Maß mehr für den Widerstand des NTC bzw. fur die Temperatur, verglichen mit einem
ordentlichen Betrieb bei Arbeiten im Resonanzberei ch.
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Ferner ist nachteilig, daß bei dem bekannten Verfahren die Zuleitungskabel
zum Schwingkreis eine äußerst exakt abgemessene Länge haben mussen. Die Toleranz
bei einem 10 m-langen Kabel ist - 2 cm.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, bei der
Verstimmungen keine nachteiligen Folgen haben und bei der durch die Verwendung hochohmiger
NTC-Widerstände die Empfindlichkeit gesteigert werden kann und das wesentlich größere
Meßkabel-Toleranzen hat.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Generator
ein Wobbel-Generator ist, dessen Wobbelfrequenz sich wesentlich von der Frequenz
des Bauteils unterscheidet.
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Vorteilhaft ist, wenn die Wobbel-Frequenz wesentlich höher als die
Frequenz des Bauteils ist.
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Ansich ist es auch möglich, eine Wobbel-Frequenz zu verwenden, die
wesentlich niedriger als die Frequenz des Bauteils ist. Wählt man jedoch die wesentlich
höhere Frequenz, so verkürzt sich die Meßzeit und die Spitzenwertgleichrichtung
bei Hochfrequenz ist besser möglich.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels hervor.
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In der Zeichnung zeigen: Figur 1 ein Spannungs-Zeit-Diagramm, Figur
2 ein vereinfachtes Schaltbild der Erfindung, Figur 3 ein Diagramm ähnlich Figur
1
Ein Wobbelgenerator 10 hatjeine Frequenz von 400 kHz - 50 kHz. Ein Widerstand R
dient als Meßwiderstand. An zwei Klemmen 12 und 13 kann die Meßspannung abgenommen
werden. Ein Übertrager Ü weist eine Primärspule S1 und eine Sekundörspule S2 auf
und ist zusammen mit einem Kondensator C auf eine Resonanzfrequenz von normalerweise
400 kHz abgestimmt. Zu diesem Resonanzkreis gehört auch ein NTC, dessen Widerstandswert
bei der Abstimmung auf Resonanz in ubi icher Weise berucksichtigt wird.
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Der NTC und die Sekundärspule S2 sind an einem Kolben einer Verbrennungskraftmaschine
starr befestigt und gehen mit diesem auf und nieder. Auf einer Teilstrecke dieses
Weges gelangt die Sekundörspule S2 in den Bereich der Primärspule S1 und zwar taucht
die Sekundörspule S2 in die Primärspule S1 hinein und teilweise wieder aus ihr heraus.
Die Primärspule S1 ist dabei fest im Motorgehäuse angebracht.
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Man kann nun den Spannungsverlauf an den Klemmen 12, 13 (nach einer
kleinen Umwandlung) auf einem Bildschirm sichtbar machen und erhält dann Kurven,
wie sie in Figur 1 dargestellt sind. Die gestrichelt dargestellte Kurve entspricht
einem Meßwert hoher Temperatur, während die ausgezogen bezeichnete Kurve einem Meßwert
niedrigerer Temperatur entspricht.
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Anhand der ausgezogenen bezeichneten Kurve soll nun ein Arbeitsstil
beschrieben werden.
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Eine Flanke 14 entspricht der Annäherung der Sekundörspule S2 an die
Primärspule S1. In Punkt 16 ist die Sekundärspule S2 soweit in die Primärspule S1
eingetaucht, daß man hier die Stelle optimaler Kopplung hat. Über diesen Punkt hinaus
läuft die Sekundörspule S2 noch ein kleines Stück und kehrt dann im Punkt 97 um.
Im Punkt 18 wird zum zweiten Mal ein Punkt optimaler Kopplung erreicht und eine
Flanke 19 entspricht nun wieder dem Umstand, daß sich die Sekundärspule S2 von der
Primärspule S1 entfernt.
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Als Meßpunkt verwendet man entweder den Punkt 16 oder
und schließt aus ihm auf die Temperatur des NTC.
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| 2 w v v Wie bereits erwähnt, hat der Wobbel-Generator 11
einen Frequenzhub. Auf dem Bildschirm bewirkt dies, daß die Kurven keine schaf gezeichneten
Linien sind. Vielmehr erhalt man bei genauerer Darstellung einen Verlauf ähnlich
Figur 3. Zwischen zwei Kurven 19 und 21 befindet sich ein aufgehelltes Gebiet 22,
das jedoch nicht stört, denn auch hier ist für die Messung der Punkt 16 oder der
Punkt 18 maßgeblich, der sich immer ganz oben im Kurvenverlauf befindet.
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Durch das Wobbeln erreicht man, daß man stets mindestens einmal den
Fall erhält, daß der Schwingkreis mit seiner Resonanzfrequenz gesteuert wird.
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Beim Ausführungsbeispiel kann sich die Resonanzfrequenz von 350 kHz
bis 450 kHz verstimmen, ohne daß sich hier schadliche Folgen ergeben würden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die Verwendung bei hin-
und hergehenden Kolben beschränkt. Vielmehr läßt es sich auch bei Turbinen oder
dgl. verwenden. Hier ist nur dafür Sorge zu tragen, daß sich die Sekundörspule S2
durch die Primarspule S1 hindurch bewegen kann.
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Man erhalt dann auf dem Bildschirm nicht zwei Punkte 16 und 18, sondern
nur noch einen, da ja keine Richtungsumkehr erfolgt. Die Vorteile der sehr weitgehenden
Unabhängigkeit von Verstimmungen, der unkritischen Kabellänge und der hochohmigen
NTC-Widerstände bleibt jedoch auch hier erhalten.
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Im Versuch hat sich gezeigt, daß eine Wobbelfrequenz von 25 kHz ausreicht,
wenn die Drehzahl des Explosionsmotors maximal 6000 U/min sind, was einer Frequenz
von 100 kHz entspricht.