DE1910601B2

DE1910601B2 - Messumformer

Info

Publication number: DE1910601B2
Application number: DE19691910601
Authority: DE
Inventors: Ulrich Von 8520 Erlangen Borcke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-03-01
Filing date: 1969-03-01
Publication date: 1973-03-15
Also published as: DE1910601A1; DE1910601C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Meßumformer zur Umwandlung einer Ortsangabe auf einer Fläche in ein elektrisches Signal.

In Regelungssystemen wird häufig eine gemeinsame Steuerung des Stellgliedes nach zwei voneinander unabhängigen Größen gefordert. Man kann dies als eine Steuerung in zwei Koordinaten bezeichnen. Solche Rcgelungsproblemc treten bei Fernsteuerungen von Stellantrieben, beispielsweise bei der Steuerung des Quer- und des Seitenruders von Flugzeugen, auf.

Bekannt sind Meßumformer, die die Stellung eines Gebers, der sich auf einer Geraden bewegt, in ein elektrisches Signal umwandeln. Hierzu werden Potentiometer benutzt, bei denen sich aus der Stellung des Potentiometerabgriffes direkt mit der Widerstandsmessung das elektrische Signal ergibt.

Ein solcher Umformer ist für die Umwandlung zweier unabhängiger Größen in ein elektrisches Signal nicht verwendbar, da solche Größen in zwei Dimensionen aufzutragen sind. Eine Übertragung vor Steuerungsbewegungen, die im Zweidimensionaien erfolgt, ist jedoch nach dem oben angegebenen Prinzip nur mit großen Schwierigkeiten realisierbar, da ein hoher wirtschaftlicher Aufwand erforderlich ist und ein solcher Umwandler wegen der benötigten empfindlichen Mechanik äußerst störanfällig ist.

Es ist auch bekannt, beispielsweise aus der Zeitschrift »Elektronik«. 1965. Heft 8. Seiten 225 bis 2?« Signalgeber mit Hilfe magnetfeldabhängig Halb !eiterwiderstände, sogenannter Feldplatten, her/u stellen. Werden diese Widerstände von einem u-ränderbaren Magnetfluß durchsetzt, so ändert sich ihr Widerstandswert mit der Größe des Magnetfeldes Aus der Widerstandsänderung wird dann das Signal abgeleitet. Die Widerstände v/erden im Luftspalt zwischen den Polschuhen eines Magnetkreises angeordnet.

Hs können auch zwei Widerstände vorgesehen sein, die jeweils in einem Brückenzweig einer Brückenschaltung angeordnet sind, an deren Brückendiagonale das Ausgangssignal abgenommen werden kann. Die Widerstände können auch vormagnetisiert sein. Dann ändert sich der Gesamtfluß in dem be tretenden Widerstand mit dem Steuerfluß. Diesbekannte Signalgeber kann als Wegaufnehmer verwendet werden, der eine eindimens;onale Wegänderung eines Steuerkör! crs in ein elektrisches Signal umformt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Meßumformer der eingangs genannten Art betriebssicher und mit geringem technischem und wirtschaftlichem Aufwand herzustellen, der eine Lageänderung in zwei Dimensionen in ein entsprechendes elektrisches Signal umformt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auf der Fläche mit magnetfeldabhängigen Widerständen ein Koordinatensystem nachgebildet ist und daß die magnetfeldabhangigen Widerstände einer positiven und der zugehörigen negativen Achse des Koordinatensystems jeweils ein Potentiometer bilden, daß ein magnetisch erregbarer Polschuh über der Fläche angeordnet ist, dessen Querschnittsfläche die Fläche eines Quadranten des durch die magnetfeldabhängigen Widerstände nachgebildeten Koordinatensystems wenigstens angenähert überdeckt, und daß der Polschuh parallel zur Fläche verschiebbar ist.

Mit diesem Meßumformer werden den beiden Koordinaten des zweidimensionalen Koordinatensystems eindeutig elektrische Signale zugeordnet. Er enthält keine mechanischen Stellglieder, und die Ortsbestimmung erfolgt ohne bewegliche Kontakte. Der Meßumformer hat deshalb neben seinem einfachen Aufbau einen geringen Verschleiß und geringe Störanfälligkeit. Seine Betriebssicherhp.it ist groß, und er kann in ein Regelungssystem eingesetzt werden, an das höchste Sicherheitsansprüche zu stellen sind.

Vorzugsweise ist durch die magnetfeidabhängigen Widerstände, die insbesondere magnctfeldabhängige Halbleiterwiderstände, sogenannte Feldplatten, sein können, ein kartesisches Koordinatensystem nach-

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gebildet. Dazu können vier länglich gestaltete

niagnetfeldabhängige Widerstände vorgesehen sein,

durch deren Längsachsen jeweils eine positive bzw.

negative Achse des Koordinatensystems gebildet

wird. Die magnetfeldabhängigen Widerstände ent-

sprechender positiver und negativer Achsen des

Koordinatensystems können als Poientiometer geschaltet sein. Vorteilhaft ist es, den Widerstandswert eines solchen Potentiometers in einer Brückenschaltung zu bestimmen. Ein solcher Meßumwandler ist als Sollwertgeber für eine Fernsteuerung geeignet.

Die Querschnittsfläche des Polschuhs kann ein Kreis oder ein Quadrat sein. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß auch Drehungen

des Polschuhs zugelassen werden können, falls seine

Ouerschnittefläche ein Kreis ist. Die Meß.icherheit wird hiervon nicht beeinflußt.

Der Polschuh kann mit einem Dauermagneten oder mit einer stromdurchflossener Spule magnetisch erregbar sein, und es können die magnetfeldabhängigen Widerstände vormagnetisiert sein.

Die magnetfeldabhängigen Widerstände können auf _;iner Tragplatte aus weichmagnetischem Material angeordnet sein. Auf dieser Platte kann wenigstens ein Dauermagnet befestigt sein, es kann eine zweite. _mit einem Polschuh versehene Platte aus weichmagnetischem Material auf dem Dauermagneten verschiebbar aufliegen, und es können die magnetfeldabhängigen Widerstände im Luftspalt zwischen dem Polschuh und der Tragplatte angeordnet sein.

Das Material der magnetfeldabhängigen Widerstände kann InSb, insbesondere mit Einschlüssen ein;r gutleitenden zweiten Phase, wie NiSb, sein.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielhaft an Hand der Fig. 1 und 2 näh./ beschrieben. In beiden Figuren sind identische 1-eile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigf schematisch einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Auf der Fläche 1 ist durch die magnetfeldabhängigen Widerdes Polschuh" 6 mög- ^ ^ _{Stdle des}

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it dem Widerstandswert der magnetfeld- eine hohe Betriebssicherheit verlangt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Meßumformer zur Umwandlung einer Ortsangabe auf einer Fläche in ein elektrisches Signal, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Fläche (1) mit magnetfeidabhängigen Widerständen (2 und 3) ein Koordinatensystem (4, 5) nachgebildet ist und daß die magnetfeldabhängigen Widerstände (2 a, 2 b bzw. 3 a, 3 ft) einer positiven und der zugehörigen negativen Achse des Koordinatensystems (4, 5) jeweils ein Potentiometer bilden, daß ein magnetisch erregbarer Polschuh (6) über der Fläche angeordnet ist, dessen Querschnittsfläche die Fläche eines Quadranten des durch die magnetfeldabhängigen Widerst'! ;de nachgebildeten Koordinatensystems wenigstens angenähert überdeckt, daß der Polschuh parallel zur Fläche (1) verschiebbar ist.

2. Meßumformer nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß durch die magnetfeldabhängigen Wide:stände (1, 3) ein kartesisches Koordinatensystem (4. 5) .lachgebildet ist.

3. Meßumformer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vier länglich ausgestaltete magnetfeldabhängige Widerstände (2 a, 2 b. 3«. 2>b) zur Nachbildung des Koordinatensystems (4. 5) \orgeswhen sind und daß durch die Längsachse jedes magnt .feldabhängigen Widerstandes eine positive bzw. negative Achse des Koordinatensystems gebikl 1 ist.

4. Meßumformer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetfeldabhängigen Widerstände (2. 3) jeweils mäanderförmig gestaltet und derart angeordnet sind, daß ihre Anschlußkontakte unmittelbar nebeneinander und außerhalb der vom Polschuh (6) bedeckten Fläche angeordnet sind.

5. Meßumformer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert der magnetfeldabhängigen Widerstände (2, 3) in einer Brückenschaltung bestimmbar ist.

6. Meßumformer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Polschuhs (6) kreisförmig ist.

7. Meßumformer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein gegen Drehung gesicherter Polschuh (6) mit quadratischer Querschnittsfläche vorgesehen ist.

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