DE2429136B2 - Geraet zur messung einer laenge oder eines winkels - Google Patents
Geraet zur messung einer laenge oder eines winkelsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Messung einer
Länge oder eines Winkels mit einem eisten Teil, welches zwei i:i einer Fläche liegende gegeneinander
isolierte Kapazitätsbeläge aufweist, die mit einer Wechselspannung beaufschlagt sind, wobei sich die
senkrecht zur Tangente der Meßrichtung gemessene Breite mindestens eines der Kapazitätsbeläge entlang
der Meßrichtung gemäß einer stetigen Funktion ändert, mit einem zweiten gegenüber dem ersten Teil in
Meßrichtung relativ verschiebbaren Teil, welches ebenfalls einen Kapazitätsbelag aufweist, der sich mit
Abstand parallel zu der Fläche erstreckt, in der die beiden Kapazitätsbeläge des ersten Teiles liegen, und
mit einer Auswerteschaltung zur Anzeige der in eine elektrische Große umgeformten Längen- oder Winkelverschiebung.
Im Produktionsablauf, besonders bei automatisch gesteuerten Werkzeugmaschinen, tritt häufig das
Problem einer genauen Positions- oder Winkelbestimmung auf. Diese Größen sollen dabei in elektrische
Signale überführt werden, die dann eine elektronische Weiterverarbeitung erlauben. Meßgeräte dieser Art
können digital oder analog arbeiten.
Zur Winkel- und Längenmessung werden heute eine Vielzahl von Geräten verwendet, angefangen von
einfachen potentiometrischen Meßeinrichtungen über optische Geräte bis hin zu interferometrischen Meßsystemen
in Verbindung mit optoelektronischen Bauelementen.
Höchste Genauigkeitsanforderungen bis zur relativen Meßgenauigkeit von 10~7 können durch interferometrische
Geräte realisiert werden. Inkremental Positionserfassung und hoher apparativer Aufwand sind die
Nachteile dieser Geräte.
Bei potentiometrischen Meßmethoden hingegen ist der Aufwand gering, aber die Reproduktionsgenauigkeit
und Linearität sind durch Verschleiß und Fertigungsstreuungauf IO-3 begrenzt.
Bekannt ist ein kapazitiver Meßumformer zur Umformung mechanischer Wegänderungen in elektnsehe
Größen (DT-AS 18 13 153), der aus zwei feststehenden und mit Abstand zueinander angeordneten
Kondensatorplatten besteht, zwischen denen eine elektrisch leitende Abschirmplatte drehbar angeordnet
ist. Mit der ersten Kondensatorplatte ist eine Wechsel-Stromsignalquelle verbunden. Die zweite Kondensatorplatte besteht aus zwei sich in Plattenebene erstreckenden
und gegeneinander isolierten Kapazitätsbelägen, deren Breite sich zumindest über einen bestimmten
Winkelbereich gemäß einer stetigen Funktion ändert. Die Abschirmplatte ist kreissekiorförmig und erstreckt
sich über den gleichen Winkelbereich, über den sich die Breite der Kapazitätsbeläge entlang einer stetigen
Funktion ändert. Die Abschirmplatte ist geerdet. Mit den beiden Kapazitätsbelägen der zweiten Konder.satorplatte
ist eine Auswerteschaltung verbunden, welche das kapazitiv von der ersten Kondensatorplatte auf die
zweite Kondensatorplatte übertragene Wechselspannungspotential mißt und anzeigt. Die Höhe dieses
Wechselspannungspotentials hängt von der Winkelstellung der Abschirmplatte ab. Es gibt eine Winkelstellung,
in der die Abschirmplatte den einen Kapazitätsbelag vollständig gegenüber der ersten Kondcnsatorplatte
abschirmt. In dieser Winkelstellung wird überhaupt kein Wechselspannungspotential auf die zweite Kondensatorplatte
übertragen. In einer anderen Winkelstellung der Abschirmplatte erfolgt eine maximale Übertragung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das
einfacher und daher billiger herstellbar ist.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wechselspannung direkt an die beiden Kapazitätsbeläge des ersten Teiles angelegt ist, daß die in
Meßrichtung gemessene Länge des Kapazitätsbelages an dem zweiten Teil sehr viel kleiner als die Länge der
beiden Kapazitätsbeläge an dem ersten Teil ist und daß das .,ich an dem Kapazitätsbeiag des zweiten Teiles
ausbildende elektrische Potential der Auswerteschaltung zugeführt wird.
Das erfindungsgemäße Gerät arbeitet nach einem anderen Prinzip als das bekannte Gerät Die Erfindung
geht von der Erkenntnis aus, daß in geringer Höhe über den beiden Kapazitätsbelägen des ersten Teiles ein —
quer zur Meßrichtung betrachtet— wellenförmiger Potentialverlauf ergibt. Da der Kapazitätsbeiag an dem
zweiten Teil leitend ist, bildet sich an ihm ein mittleres Potential heraus, das ein Maß für den Ort und damit für
die zu messende Länge oder den zu messenden Winkel in Meßrichtung ist. Dieses mittlere Potential wird von
der Auswerteschaltung ausgewertet Das bringt den Vorteil, daß bei Anwendung des Erfindungsprinzip die
erste Kondensatorplatte des bekannten Gerätes praktisch entfallen kann. Ungeachtet des anderen Arbeitsprinzipes
liegt hier also zweifellos eine Vereinfachung vor.
Eine praktische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes, die sich insbesondere hohe Empfindlichkeit
auszeichnet, kann darin bestellen, daß die beiden Kapazitätsbeläge an dem ersten Teil aus einer Vielzahl
von hintereinander elektrisch verbundenen und sich in Meßrichtung erstreckenden Teilbelägen bestehen, von
denen sich jeder entsprechend der stetigen Funktion entlang der Meßrichtung gegensinnig ändert und daß
die Teilbeläge der beiden Kapazitätsbeläge ineinander verzahnt sind.
Eine andere zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung kann darin bestehen, daß das eine Teil einen
dritten Kapazitätsbelag aufweist, der sich in Meßrichtung über die ganze Meßlänge bzw. über den ganzen
Meßwinkel erstreckt und in kapazitiver Wirkverbindung mit dem das elektrische Potential über den beiden
verzahnten Kapazitätsbelägen abtastenden Kapazitätsbeiag an dem anderen Teil steht, so daß das abgetastete
Potential infolge kapazitiver Kopplung zur Auswertung von dem dritten Kapazitätsbelag an dem einen Teil
abnehmbar ist. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, daß — wenn das eine Teil feststehend und das
andere Teil gegenüber diesem verschiebbar ist — das abgetastete Potential zur Auswertung von dem
feststehenden Teil abgenommen werden kann.
Bei einer für die Praxis besonders interessanten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes kann
die den Verlauf der Zahnflanken der verzahnten Kapazitätsbeläge bildende stetige Funktion eine lineare
oder logarithmische Funktion sein. Der Isolatiofsabstand zwischen den ineinandergreifenden Zähnen der
verzahnten Kapazitätsbeläge wird dabei entlang den Zahnflanken zweckmäßigerweise gleichbleibend gewählt.
Auch ist es sinnvoll, die Breite des dritten Kapazitätsbelages an dem einen Teil so zu wählen, daß5
sie entlang der Meßnchtung unverändert ist.
Um zu gewährleisten, daß das mit dem Kapazitätsbeiag an dem anderen Teil abgetastete Potential
weitgehend unabhängig von dem Abstand dieses Kapazitätsbelages gegenüber den beiden verzahnten
Kapazitätsbelägen an dem einen Teil ist und sich nur bei Verschiebung in Meßrichtung ändert, wird ferner
vorgeschlagen, daß der Abstand zwischen den verzahnten Kapazitätsbelägen an dem einen Teil und dem
Kapazitätsbelag an dem anderen Teil klein gegen die quer zur Meßrichtung gemessene Breite dieser Kapazi-
tätsbeläge ist, und daß der Kapazitätsbelag an dem anderen Teil mindestens die gleiche quer zur Meßrichtung
gemessene Breite wie die verzahnten Kapazitätsbeläge hat.
Ein Gerät der erfindungsgemäßen Art zur Längenmessung, welches sich insbesondere dadurch auszeichnet,
daß Meßfehler infolge ungleichen Abstandes zwischen den gegenüberliegenden Kapazitätsbelägen
weitgehend ausgemittelt werden, kann darin bestehen, daß das eine Teil eine längliche flache Statorleiste aus
Isolierstoff ist, die auf beiden Flachseiten deckungsgleich mit zwei verzahnten Kapazitätsbelägen sowie
einem dritten Kapazilätsbelag versehen ist, daß das andere Teil ein auf der Statorleiste gleitbar angeordneter
und dieser mim Bereich der Kapazitätsbeläge mit Abstand umfassender Scheiber aus Isolierstoff ist, der an
seinen beiden den Flachseiten der Statorleiste gegenüberliegenden Innenseiten je einen zur Abtastung des
elektrischen Potentials über den verzahnten Kapazitätsbelägen dienenden Kapazitätsbelag aufweist, welcher in
mehrere in Meßrichtung hintereinander angeordnete, gegeneinander isolierte Felder aufgeteilt ist. wobei
jedes Feld wiederum in zwei gegeneinander isolierte Feldabschnitte unterteilt ist, von denen der eine über
den zwei verzahnten Kapazitätsbelägen und der andere über dem dritten Kapazitätsbelag der Statorleiste liegt,
daß die nicht deckungsgleichen Kapazitätsbeläge der beiden Flachseiten der Slatorleiste elektrisch miteinander
verbunden sind, daß die dritten Kapazitätsbeläge auf den beiden Flachseiten der Statorleiste elektrisch
miteinander verbunden sind, und daß der eine Feldabschnitt jedes Feldes des Kapazitätsbelages an der
einen Innenseite des Schiebers mit dem anderen Feldabschnitt des entsprechenden Feldes des Kapazitätsbelages
an der anderen Innenseite des Schiebers elektrisch verbunden ist.
Das erfindungsgemäße Gerät läßt sich besonders wirtschaftlich herstellen, wenn die Kapazitätsbeläge als
gedruckte Schaltungen in konventioneller Ätztechnik hergestellt werden.
Um zu gewährleisten, daß ein veränderlicher
Oberwellengehalt der Meßspannung keinen Einfluß auf das Meßergebnis hat, wird ferner vorgeschalgen. daß
der Eingangswiderstand der Auswerteschaltung sehr viel größer als der kapazitive Widerstand der von den
Kapazitätsbelägen gebildeten Kapazität bei der angewendeten Meßfrequenz ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen besehrieben.
Es zeigt
F i g. 1 eine Seitenansicht des kapazitiven Teiles des erfindungsgemäßen Gerätes,
Fig.2 einen Schnitt U-H durch den kapazitiven Teil
des Gerätes nach F i g. 1,
Fig. 3 einen Schnitt IH-HI durch die Statorleiste des
kapazitiven Teiles des Gerätes nach F i g. 1 mit Darstellung der elektrischen Verbindungen zwischen
den einzelnen Kapazitätsbelägen.
F i g. 4 einen Seitenansicht des Schiebers des kapazitiven Teiles des Gerätes nach F i g. 1 mit den elektrischen
Verbindungen der einzelnen Kapazitätsbeläge,
F i g. 5 einen Schnitt V-V durch den Schieber nach Fig. 4.
Der kapazitive Teil des in den Figuren dargestellten Längenmeßgerätes besteht aus einer Statorleiste 10 und
einem darauf verschiebbar angeordneten Schieber 4. Der Aufbau ist ähnlich dem eines Rechenschiebers. Die
Statorleiste 10 und der Schieber 4 bestehen aus Isoliermaterial.
Wie man am besten aus den F i g. 2 und 3 entnehmen kann, ist die Statorleiste 10 an ihrer Ober- und
Unterkante· mit Gleitschienenteilen 5 versehen, auf denen mit entsprechenden Gleitflächen versehene
Gleitteile 8 des Schiebers 4 gleitbar angeordnet sind.
Die beiden Innenseiten des Schiebers 4 haben einen Abstand gegenüber den beiden Flachseiten der
Statorleiste 10. Auf den beiden Flachseiten der
ίο Statorleiste 4 sind deckungsgleich je zwei leitende
gegeneinander isolierte Kapazitätsbeläge 1 und 2 sowie ein dritter sich über die gesamte Länge der Statorleiste
erstreckender leitender Kapazitätsbelag 3 vorgesehen. Die beiden Kapazitätsbeläge 1, 2 sind ineinander
verzahnt. Der dritte Kapazitätsbelag 3 ist gegenüber den beiden verzahnten Kapazitätsbelägen 1,2 isoliert.
Aus F i g. 3 kann man entnehmen, daß die Kapazitätsbeläge 1 der beiden Flachseiten einerseits und die
beiden Kapazitätsbeläge 2 andererseits elektrisch miteinander verbunden sind. Die Kapazitätsbeläge 2
liegen an Masse und sind mit dem einen Anschluß eines Hochfrequenzgenerators verbunden; die Kapazitätsbeläge
1 sind mit dem anderen Anschluß des Hochfrequenzgenerators verbunden.
Ferner die dritte Kapazitätsbeläge 3 auf den beiden Flachseiten Statorleiste 10 elektrisch miteinander
verbunden.
Die den beiden Flachseiten der Statorleiste 10 gegenüberliegenden Innenseiten des Schiebers 4 weisen
ebenfalls einen Kapazitätsbelag auf. In Fig. 5 ist der
Kapazitätsbelag der einen Innenseite dargestellt. Er ist in fünf gegeneinander isolierte Felder 61, 71; 62, 72; 63,
73; 64, 74; 65, 75 aufgeteilt. Jedes Feld ist wiederum in zwei gegeneinander isolierte Feldabschnitle unterteil!
Die Feldabschnitte 61—65 liegen dem dritten Kapa?itätsbelag
31 der Statorkiste 10 gegenüber. Die Feldabschnitte 71—75 liegen den beiden verzahnter
Kapazitäsbelägen 11,21 der Statorleiste 10 gegenüber.
Wie man aus Fig.4 entnehmen kann, ist dci
Feldabschnitt 85 mit dem diagonal gegenüberliegender Feldabschnitt 75 verbunden. Der obere Feldabschniti
eines auf der einen Innenseite des Schiebers 4 liegender Feldes ist also jeweils mit dem unteren Feldabsehnit
des auf der anderen Innenseite gegenüberliegender Feldes elektrisch verbunden.
Die Wirkungsweise des Gerätes ist wie folgt: Wird an die Kapazitätsbeläge 1, 2 und 11, 21 ein*
sinusförmige Hochfrequenz angelegt, so entsteht übe den Belägen ein zeitabhängiges Potentialfeld. Ii
geringer Höhe über den Kapazitätsbelägen hat diese Potentialfeld in Z-Richtung normalerweise eine starki
Welligkeit. Wenn sich jedoch in Z-Richtung über dii verzahnten Kapazitätsbeläge mit geringem Abstand zi
diesen eine leitende Fläche erstreckt, so erfolgt übe diese leitende Fläche ein Potentialausgleich. Mi
anderen Worten, das auf dieser leitenden Fläch auftretende Potential ist ein sich aus der welligei
Potentialkurve ergebender Mittelwert. Ein solche Mittelwert stellt sich beispielsweise an jedem de
Feldabschnitte 71—75 des Kapazitätsbelages an de einen Innenseite des Schiebers schier ein.
Für eine leitende Fläche, die sich in Z-Richtung übe
das ganze System erstreckt, deren Abmessung i X- Richtung aber klein ist. hängt das sich einstellend
Potential nur von der Position auf der X-Achse ab. Ds ist so lange richtig, wie der Abstand dieser Fläche vo
den Belangen klein ist gegen die Abmessungen de Systems in Z- Richtung. Diese Bedinungen sind 11
vorliegenden Falle erfüllt.
Das von den Feldabschnitten 71 — 75 (Fig. 5) aufgenommene Potential ändert sich in starkem Maße
mit der Verschiebung des Schiebers 4 in Z-Richtung. Dieses Potential wird kapazitiv auf die Feldabschnitte
61—65 und von diesen kapazitiv auf den dritten Kapazitätsbelag 31 an der Statorleiste 10 übertragen.
Das gleiche trifft für die Feldabschnitte zu, die auf der gegenüberliegenden Innenseite des Schiebers 4 liegen.
Von diesen sind in den Fig.2 und 4 nur die Feldabschnitte 95 und 85 sichtbar. Das von dem
Feldabschnitt 95 aufgenommene Potential wird kapazitiv auf den Feldabschnitt 85 und von diesem auf den
dritten Kapazitätsbelag 3 an der Statorleiste 10 übertragen. An den beiden Statorleisten 3, 31, die
elektrisch miteinander verbunden sind, tritt demnach ein Potential auf, das von der Stellung des Schiebers 4 in
X-Richtung abhängt. Dieses Potential ist also ein Maß für die zu messende Länge und wird von der
Auswerteschaltung entsprechend ausgewertet.
Es sollen nunmehr die Maßnahmen zur Kompensation von Fehlern erläutert werden, die durch Abweichungen
von der Parallelität auftreten können, d. h. dadurch, daß der Abstand zwischen den gegenüberliegenden
Kapazitätsbelägen, der Statorleiste und des Schiebers nicht gleichbleibend gehalten werden kann.
Geht man theoretisch von zwei sich in einer Ebene erstreckenden verzahnten Kapazitätsbelägen mit je
zehn Zähnen und einem Abstand von zwei Millimeter zwischen den ineinandergreifenden Zähnen aus, so läßt
sich eine Abweichung von 0,2% gegenüber dem ungestörten Potential berechnen, wenn eine darüber
angeordnete leitende Fläche eine Abweichung von der Parallelität von 0.1 mm aufweist.
Eine solche Abweichung von der Parallelität kann im vorliegenden Fall entweder durch ein Kippen des
Schiebers um die λ'-Achse oder um die Z-Achse auftreten. Wenn der Schieber 4 um die X-Achse kippt,
so ist der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Kapazitätsbelägen im unteren Teil der Fig. 1 beispielsweise
geringer als im oberen Teil. Der auf diese Weise entstehende Meßfehler wird jedoch weitgehend dadurch
kompensiert, daß die nicht deckungsgleichen Kapazitätsbeläge 1 und 21 einerseits und 2 und 11
andererseits der beiden Flachseiten der Statorleiste 10 elektrisch miteinander verbunden sind. Der auf der
Vorderseite der Statorleiste 10 in Fig. 1 bewirkte Fehlereffekt tritt infolge der gegensinnigen Kippung
des Schiebers auf der Rückseite der Statorleiste in entgegengesetztem Sinne auf, wodurch der angestrebte
Kompensationseffekt erzielt wird. Theoretisch verringert sich die Potentialabweichung durch diese Kompensationsmaßnahme
unter Beibehaltung der oben angegebenen Voraussetzungen auf 5 χ 10~6.
Ein durch eine Kippung des Schiebers 4 um die Z-Achse bewirkter Fehler wird durch die Aufteilung der
Kapazitätsbeläge an den Innenseiten des Schiebers 4 in lamellenartige Feldabschnitte kompensiert. Da das
ermittelte Potential kapazitiv über die dritten Beläge 3, 31 an der Statorleiste 10 ausgekoppelt wird, ist das
ausgekoppelte Potential ein gemitteltes Potential. Da die Zahnflanken der verzahnten Kapazitätsbeläge von
Geraden gebildet sind, ist das gemittelte Potential aufgrund der dadurch bedingten Linearität des Systems
gleich dem Potential der Mitte des Schiebers 4. Betrachtet man Fig.5, so führt eine Entfernung der
Feldabschnitte 65 und 75 von der Statorleiste 10 zu einer Annäherung der Feldabschnitte 61 und 71. Von dem
Feldabschnitt 65 wird demnach ein verringerter Potentialänteil auf den dritten Kapazitätsbelag 31
aufgekoppelt, während von dem Feldabschnitt 61 ein erhöhter Potentialbetrag aufgekoppelt wird. Die beiden
Abweichungen mitteln sich aus.
Statt einer linearen Begrenzungskurve kann für die Zähe auch eine logarithmische Kurve gewählt werden,
so daß das Meßgerät insgesamt eine logarithmische Empfindlichkeit hat.
Sämtliche Teile außer den Laufflächen werden wie gedruckte Schaltungen in konventioneller Ätztechnik
hergestellt. Hierbei besteht die Möglichkeit, die Meßelektronik voll zu integrieren.
Der dargestellte kapazitive Teil des Gerätes hatte bei Tests eine Meßlänge von 30 cm. Dabei ergab sicn eine
Reproduktionsgenauigkeit von 6 χ 10-5 bei einer
abgeschätzten Lagerungsgenauigkeit von ±0,1 mm.
Damit der veränderliche Oberwellengehalt der vor dem nicht dargestellten Testgenerator abgegebener
Hochfrequenz keinen Einfluß auf das Meßergebnis hat muß der Eingangswiderstand der Auswerteschaltunj
groß gegen den frequenzabhängigen kapazitiver Widerstand des Systems sein.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 709 508/:
Claims (10)
1. Gerät zur Messung einer Länge oder eines Winkels mit einem ersten Teil, welches zwei in einer
Fläche liegende gegeneinander isolierte Kapazitätsbeläge aufweist, die mit einer Wechselspannung
beaufschlagt sind, wobei sich die senkrecht zur Tangente der Meßrichtung gemessene Breite
mindestens eines der Kapazitätsbeläge entlang der Meßrichtung gemäß einer stetigen Funktion ändert,
mit einem zweiten gegenüber dem ersten Teil in Meßrichtung relativ verschiebbaren Teil, welches
ebenfalls einen Kapazitätsbelag aufweist, der sich mit Abstand parallel zu der Fläche erstreckt, in der
die beiden Kapazitätsbeläge des ersten Teiles liegen und mit einer Auswerteschaltung zur Anzeige der in
eine elektrische Größe umgeformten Längen- oder Winkelverschiebung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wechselspannung direkt an die beiden Kapazitätsbeläge (1, 2; 11, 21) des ersten Teiles (10)
angelegt ist, daß die in Meßrichtung gemessene Länge des Kapazitätsbelages (71-75; 95; 61-65;
85) an dem zweiten Teil (4) sehr viel kleiner als die Länge der beiden Kapazitätsbeläge (1, 2; II, 21) an
dem ersten Teil (10) ist, und daß das sich an dem Kapazitätsbelag (71-75; 95; 61-65; 85) des
zweiten Teiles (4) ausbildende elektrische Potential der Auswerteschaltung zugeführt wird.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine durch die Kapazitätsbeläge (1,2,11,21,
71-75, 95) gebildete weg- oder winkelabhängige Kapazität mit einer Eichkapazität oder einer
gleichartigen weg- oder winkelabhängigen Kapazität in einer kapazitiven Spannungsteilerschaltung
verwendet ist.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kapazitätsbeläge (1,
2; 11, 21) an dem ersten Teil (10) aus einer Vielzahl
von miteinander elektrisch verbundenen und sich in Meßrichtung erstreckenden Teilbelägen bestehen,
von denen sich jeder entsprechend der stetigen Funktion entlang der Meßrichtung gegensinnig
ändert, und daß die Teilbeläge der beiden Kapazitätsbeläge (1,2; 11,21) ineinander verzahnt sind.
4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Teil (10) einen dritten Kapazitätsbelag (3, 31) aufweist, der sich in Meßrichtung über
die ganze Meßlänge bzw. über den ganzen Meßwinkel erstreckt und in kapazitiver Wirkverbindung
mit dem das elektrische Potential über den beiden" verzahnten Kapazitätsbelägen (1, 2; 11, 21)
abtastenden Kapazitätsbelag (71-75; 95; 61-65; 85) an dem anderen Teil (4) steht, so daß das
abgetastete Potential infolge kapazitiver Kupplung zur Auswertung von dem drit;;n Kapazitätsbelag (3,
31) an dem einen Teil (10) abnehmbar ist.
5. Gerät nach Anspruch 3 oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß die den Verlauf der Zahnflanken
der verzahnten Kapazitätsbeläge (1, 2; 11, 21) bildende stetige Funktion eine lineare oder logarithmische
Funktion ist, und daß der Isolationsabstand zwischen den ineinandergreifenden Zähnen der
verzahnten Kapazitätsbeläge (1, 2; 11, 21) entlang den Zahnflanken im wesentlichen gleichbleibend ist.
6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des dritten Kapazitätsbelages
(3,31) an dem einen Teil (10) entlang der
Meßrichtung unverändert ist
7. Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen
den verzahnten Kapazitätsbelägen (1, 2; 11, 21) an dem einen Teil (10) und dem Kapazitätsbelag
(71-75, 61-65; 95; 85) an dem anderen Teil (4) klein gegen die quer zur Meßlänge gemessene Breite
dieser Kapazitätsbeläge ist, und daß der Kapazitätsbelag (71-75, 61 -65; 95; 85) an dem anderen Teil
ίο (4) mindestens die gleiche quer zur Meßrichtung
gemessene Breite wie die verzahnten Kapazitätsbeläge (1,2; 11,21) hat.
8. Gerät zur Messung einer Länge nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das
eine Teil (10) eine längliche flache Statorleiste aus Isolierstoff ist, die auf beiden Flachseiten deckungsgleich
mit zwei verzahnten Kapazitätsbelägen (1,2; 11, 21) sowie einem dritten Kapazitätsbelag (3, 31)
versehen ist, daß das andere Teil (4) ein auf der Statorleiste (10) gleitbar angeordneter und diese im
Bereich der Kapazitätsbeläge (1, 2, 3; 11,21, 31) mit
Abstand umfassender Schieber aus Isolierstoff ist. der an seinen beiden den Flachseiten der Statorleiste
(10) gegenüberliegenden Innenseiten je einen zur Abtastung des elektrischen Potentials über den
verzahnten Kapazitätsbelägen (1, 2; 11, 21) dienenden Kapazitätsbelag (61-65, 71-75; 85, 95)
aufweist, welcher in mehrere in Meßrichtung hintereinander angeordnete, gegeneinander isolierte
Felder (61, 71; 62, 72; 63, 73, 64, 74; 65, 75; 85, 95) aufgeteilt ist, wobei jedes Feld wiederum in zwei
gegeneinander isolierte Feldabschnitte unterteilt ist, von denen der eine (71-75; 95) über den zwei
verzahnten Kapazitätsbelägen (1, 2; 11, 21) und der andere (61 -65; 85) über dem dritten Kapazitätsbelag
(3; 31) der Statorleiste (10) liegt, daß die nicht deckungsgleichen Kapazitätsbeläge (1, 21; 2,11) der
beiden Flaehseiten der Staiorleiste (10) elektrisch miteinander verbunden sind, daß die dritten
Kapazilätsbeläge (3, 31) auf den beiden Flaehseiten der Statorieiste (10) elektrisch miteinander verbunden
sind, und daß der eine Feldabschnitt (z. B. 65) jedes Feldes (z. B. 65, 75) des Kapazitätsbelages an
der einen Innenseite des Schiebers (4) mit dem anderen Feldabschnitt (z. B. 95) des entsprechenden
Feldes (z. B 85, 95) des Kapazitätsbelages an der anderen Innenseite des Schiebers (4) elektrisch
verbunden ist.
9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüehe,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazilätsbeläge (1, 2, 3, 11, 21, 31, 61-65, 71-75, 85, 95) als
gedruckte Schaltungen in konventioneller Ätztechnik hergestellt sind.
10. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangswiderstand
der Auswerteschaltung sehr viel größer als der kapazitive Widerstand der von den
Kapazitätsbelägen gebildeten Kapazität bei der angewendeten Meßfrequenz ist.
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1974
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0065625A2 (de) * | 1981-05-07 | 1982-12-01 | International Business Machines Corporation | Kapazitiver Winkelmessgeber |
EP0065625A3 (en) * | 1981-05-07 | 1985-05-22 | International Business Machines Corporation | A capacitive transducer for providing precise angular position information |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2429136A1 (de) | 1976-01-08 |
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