DE2442919A1 - Field plate motion pickup - which is used for transmission of test values has a differential field plate with two magnetic field sensitive resistors - Google Patents
Field plate motion pickup - which is used for transmission of test values has a differential field plate with two magnetic field sensitive resistorsInfo
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Abstract
Description
Feldplatten-Weggeber, insbesondere für die Meßwert-Fernübertragung Die Erfindung betrifft einen Feldplatten-Weggeber, insbesondere für die Meßwert-Fernübertragung, bestehend aus einer Differential-Feldplatte mit zwei magnetfeldabhängigen Widerständen, die einen Spannungsteiler bilden, und aus einem gegenüber der Feldplatte bewegbaren Magnetelement.Field plate displacement transducer, in particular for remote transmission of measured values The invention relates to a field plate transducer, in particular for remote transmission of measured values, consisting of a differential field plate with two magnetic field-dependent resistors, which form a voltage divider, and one that is movable with respect to the field plate Magnetic element.
In der Meßtechnik ist es bekannt, Feldplatten bzw.In metrology it is known to use field plates or
Differential-Feldplatten als Wegaufnehmer einzusetzen. Hierbei werden die beiden magnetfeldabhängigen Widerstände der Differential-FelSEplatte mit Hilfe eines Magneten beeinflußt. Den Weg des Magneten gegenüber der Feldplatte entspricht deren Widerstandsänderung, die gemessen und angezeigt werden kann. In den normalen Temperaturbereichen von -20 bis t70 ° hat ein solcher Wegaufnehmer eine Genauigkeit von )25 %.Use differential field plates as displacement transducers. Here will be the two magnetic field-dependent resistances of the differential field plate with the help influenced by a magnet. Corresponds to the path of the magnet in relation to the field plate their change in resistance, which can be measured and displayed. In the normal Such a displacement transducer has an accuracy of temperature ranges from -20 to t70 ° of) 25%.
Dieser erhebliche Meßfehler basiert fast ausschließlich auf Temperatureinflüssen, wobei zu beachten ist, daß der Temperaturkoeffizient der Feldplatten nicht konstant ist, sondern sich im Magnetfeld und in Abhängigkeit von der Feldstärke ändert. Da außerdem die Feldstärke eines Magneten temperaturabhängig ist, trägt auch dessen Temperaturkoeffizient einen Teil zu der Ungenauigkeit von Feldplatten-Weggebern bei.This considerable measurement error is based almost exclusively on Temperature influences, it should be noted that the temperature coefficient of the field plates is not constant is, but changes in the magnetic field and depending on the field strength. There In addition, the field strength of a magnet is temperature-dependent, also contributes to it Temperature coefficient contributes to the inaccuracy of field plate displacement transducers at.
Diese Umstände führen einerseits dazu, daß das Ausgangssignal des Gebers keinen linearen Zusammenhang mehr mit dem Weg des Magneten hat und sie bedeuten, daß auch eine Verschiebung des Nullpunktes der Anzeige auftreten kann.On the one hand, these circumstances mean that the output signal of the Encoder no longer has a linear relationship with the path of the magnet and they mean that a shift in the zero point of the display can also occur.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es bereits versucht worden, die Feldplatte mit temperaturabhängigen Widerständen zusammenzuschalten. Dieser Ausweg hat jedoch nicht befriedigen können, da auf diese Weise nur der Temperaturkoeffizient des Gebers in einer bestimmten Stellung des Magneten kompensierbar ist. Mehr als eine geringfügige Verbesserung der Genauigkeit ist wegen der variablen Temperaturkoeffizienten der Feldplatten auf diese Weise nicht zu erreichen. Weiterhin ist versucht worden, zumindest den Fehler der Nullpunkt-Anzeige dadurch zu vermeiden, daß anstelle eines Magneten ein Stift aus Silberstahl eingesetzt wurde. Die Verwendung von Silberstahl oder ähnlichem Materialien als Steuerorgafr r die Feldplatte ist aber wegen der allzu geringen Widerstandsänderungen der Feldplatten-;;iderstände nachteilig. Man kann zwar durch Erhöhung des Verstärkungsfaktors eines nachgeschalteten Verstärkers die dann sehr kleinen Ausgangssignale des Feldplatten-Weggebers ausgleichen, jedoch ist die ohnehin notwendige Nachverstärkung bereits so groß, daß das Temperaturverhalten anderer Bauelemente und der Zuleitungen bei einer weiteren starken Erhöhung der Verstärkung einen zu großen Einfluß auf das Meßergebnis hätte.To avoid these disadvantages, it has already been tried that Connect the field plate with temperature-dependent resistors. This way out however, has not been able to satisfy, since in this way only the temperature coefficient of the encoder can be compensated in a certain position of the magnet. More than a slight improvement in accuracy is due to the variable temperature coefficient of the field plates cannot be reached in this way. Attempts have also been made to avoid at least the error of the zero point display by using instead of a Magnet a pin made of silver steel was used. The use of silver steel or similar materials as a control organ for the field plate is because of the too small changes in resistance of the field plates -; Man can be done by increasing the gain of a downstream amplifier compensate for the very small output signals of the field plate encoder, however the reinforcement, which is necessary anyway, is already so great that the temperature behavior other components and the leads in the event of a further sharp increase in Amplification would have too great an influence on the measurement result.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anzeige-Genauigkeit von mit Feldplatten arbeitenden Weggebern deutlich zu verbessern und von den üblichen Änderungen der Umgebungstemperaturen weitgehend frei zu machen.The invention is based on the object of the display accuracy of displacement transducers working with field plates and of the usual ones To make changes in ambient temperatures largely free.
Ausgehend von einem Feldplatten-Weggeber der eingangs beschriebenen Art besteht die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe darin, daß zwischen den Verbindungspunkt der beiden Widerstände und den Ausgang der Differential-Feldplatte ein Kompensationswiderstand geschaltet und im '.;eggeber untergebracht ist und daß der Differential-Feldplatte ein durch einen Widerstand gegengekoppelter Verstärker nachgeschaltet ist, dessen Eingangswiderstand ganz oder teilweise der Kompensationswiderstand bildet und an dessen Ausgang der im wesentlichen temperaturunabhängige Meßwert abgreifbar ist.Based on a field plate displacement transducer of the type described above Art, the inventive solution to this problem is that between the connection point of the two resistors and the output of the differential field plate a compensation resistor switched and in the '.; Eggeber is housed and that the differential field plate an amplifier coupled back through a resistor is connected downstream, its Input resistance wholly or partially forms the compensation resistance and on the output of which the essentially temperature-independent measured value can be tapped.
Das Prinzip dieser Lösung, die eine ganz erhebliche Linearisierung der Anzeige liefert, besteht darin, daß ein temperatur- oder magnetfeldabhängiger Kompensationswiderstand den Eingangswiderstand eines Operationsverstärkers bildet und in Verbindung mit einem Gegenkopplungs-Widerstand dieses Verstärkers die Steilheit des Verstärkers steuert. Unter Einbeziehung der in den Unteransprüchen zusammengefaßten Ausbildungsmöglichkeiten für den Kompensationswiderstand läßt sich - bezogen auf-das Ausgangssignal - jeder Verlauf des Temperaturkoeffizienten der Feldplatten-Widerstände ausgleichen, so daß dem Feldplatten-Weggeber ein großer Anwendungsbereich in der Meßtechnik eröffnet wird. Die zur Lösung der Aufgabe benötigten Mittel sind ebenso gering wie der Abgleichs-Aufwand, so daß die erfindungsgemäße Lösung auch in wirtschaftlicher Hinsicht vorteilhaft ist.The principle of this solution, which is a very significant linearization the display provides, is that a temperature or magnetic field dependent Compensation resistor forms the input resistance of an operational amplifier and in connection with a negative feedback resistor of this amplifier the slope of the amplifier controls. Including those summarized in the subclaims Training options for the compensation resistor can be - related to -that Output signal - any curve of the temperature coefficient of the field plate resistors compensate, so that the field plate encoder has a large area of application in the Measurement technology is opened. The means required to solve the task are also low as the adjustment effort, so that the solution according to the invention is also more economical Respect is beneficial.
Eine weitere Erhöhung der Meßgenauigkeit insbesondere im Bereich des Nullpunktes wird dadurch erreicht, daß entweder das Magnetelement aus einer zweipoligen, gegenüber der Differetlal-Feldplatte verdrehbaren kreisfiBrmigen Magnetplatte besteht, oder daß das Magnetelement eine gegenüber der Differential-Feldplatte verschiebbare vierpolige Magnetplatte ist, deren Pole sich kreuzweise gegenüberliegen. Diese Magnetelemente sind bei Nullpunktsanzeige zentrisch mit ihrer magnetisch neutralen Zone über der Feldplatte angeordnet.A further increase in the measurement accuracy, especially in the area of the Zero point is achieved in that either the magnetic element made of a bipolar circular shape that can be rotated with respect to the differential field plate Magnetic plate consists, or that the magnetic element is opposite to the differential field plate is displaceable four-pole magnetic plate, the poles of which are opposite each other crosswise. When the zero point is displayed, these magnetic elements are centric with their magnetically neutral Zone arranged above the field plate.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Prinzlp-Schaltbild einer bekannten Different7al-Feldplatte; Fig. 2 ein schematisches Schaltbild einer Ausfbrungsform des Feldplatten-Weggebers unter Verwendung einer Feldplatte gem.The invention is described below with reference to the drawings illustrated preferred embodiments explained in more detail. They show: Fig. 1 is a basic circuit diagram of a known differential field plate; Fig. 2 is a schematic Circuit diagram of an embodiment of the field plate displacement transducer using a Field plate acc.
Fig. 1; Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Feldplatten-Weggebers mit drehbarem Magneten; und Fig. 4 eine der Fig. 3 ähnliche Draufsicht auf einen Feldplatten-Weggeber für linear bewegte Magnete. Fig. 1; Fig. 3 is a plan view of an embodiment of a Field plate transducer with rotatable magnet; and FIG. 4 is one similar to FIG Top view of a field plate displacement transducer for linearly moving magnets.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Differential-Feldplatte enthält zwei magnetisch beeinflußbare Feldplatten-Widerstände R1 und R2. Diese Widerstände liegen in Serie an einem Spannungsteilerpunkt 3a. Die Feldplatte besitzt zwei Eingänge 1, 2 zum Anlegen einer Gleichspannung und einen Ausgang 3b, der mit dem Spannungsteilerpunkt 3a verbunden ist. Je nach Stellung des in Fig. 1 nicht gezeigten Magneten ändern sich die Widerstände R1 und R2, so daß am Ausgang 3b ein der Stellung des Magneten entsprechendes Ausgangssignal abnehmbar ist. Die Größe dieses Signals ist aber auch abhängig von der jweiligen Umgebungstemperatur.The differential field plate shown schematically in Fig. 1 contains two magnetically influenceable field plate resistors R1 and R2. These resistances are in series at a voltage divider point 3a. The field plate has two entrances 1, 2 for applying a DC voltage and an output 3b, which is connected to the voltage divider point 3a is connected. Change depending on the position of the magnet (not shown in FIG. 1) the resistors R1 and R2, so that at the output 3b the position of the magnet corresponding output signal can be removed is. The size of this signal but is also dependent on the respective ambient temperature.
Mit der in Fig. 2 gezeigten Schaltung lassen sich Temperatureinflüsse weitgehend eliminieren. Links in der Schaltung sind wieder die beiden Feldplatten-Widerstände R1 und R2 erkennbar. Zwischen dem Spannungsteilerpunkt 3a und dem Ausgang 3b liegt ein Kompensations-Widerstand RF Die Eingänge 1 und 2 liegen auf positivem bzw. negativem Pol einer Spannungsquelle. Der eine Eingang des Operationsverstärkers liegt einerseits am Ausgang 3b der Differential-Feldplatte und ist andererseits über einen Gegenkopplungs-Widerstand RK mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden. Der andere Eingang des Verstärkers ist mit dem Schleifer eines Potentiometers verbunden, das seinerseits über den Eingängen 1 und 2 liegt. Das Ausgangssignal des Verstärkers kann durch ein Meßinstrument M angezeigt oder zur Auswertung an anderer Stelle weitergeleitet werden. Mit dem Potentiometer wird der Nullpunkt der Anzeige eingestellt.With the circuit shown in Fig. 2, temperature influences largely eliminate. On the left in the circuit are the two field plate resistors again R1 and R2 can be seen. Between the voltage divider point 3a and the output 3b lies a compensation resistor RF Inputs 1 and 2 are positive and negative respectively Pole of a voltage source. One input of the operational amplifier is on the one hand at the output 3b of the differential field plate and is on the other hand via a negative feedback resistor RK connected to the output of the amplifier. The other input of the amplifier is connected to the wiper of a potentiometer, which in turn is connected to the inputs 1 and 2 lies. The output signal of the amplifier can be measured by a measuring instrument M displayed or forwarded elsewhere for evaluation. With the potentiometer the zero point of the display is set.
Der Kompensationswiderstand RF ist ein temperaturabhängiger Widerstand, d. h. ein NTC, PTC oder eine Feldplatte bzw.The compensation resistor RF is a temperature-dependent resistor, d. H. an NTC, PTC or a field plate or
Kombination dieser Bauelemente. Er ist im Feldplatten-Weggeber mit eingebaut und unterliegt deshalb denselben Temperaturbedingungen wie die Widerstände R1 und R2.Combination of these components. He is in the field plate encoder built in and is therefore subject to the same temperature conditions as the resistors R1 and R2.
Wenn das den Geber beeinflussende, in Fig. 2 nicht dargestellte Magnetelement eine Stellung in der geometrischen Mitte der Differential-Feldplatte wie bereits beschrieben einnimmt, ist die Signalspannung UA am Ausgang des Operationsverstärkers Null. In diesem Fall bewirkt eine Verschiebung der Umgebungstemperatur keine Änderungen des Widerstandsverhältnisses von R1 zu R2. Sobald das Magnetelement jedoch verschoben oder verdreht wird, ändert sich der Magnetfluß, dem die beiden Widerstände R1 und R2 ausgesetzt sind, so daß unterschiedliche Temperaturkoeffizienten vorhanden sind.When the magnetic element influencing the encoder, not shown in FIG a position in the geometric center of the differential field plate as already assumes described, the signal voltage UA is at the output of the operational amplifier Zero. In this case, a shift in the ambient temperature does not cause any changes the resistance ratio of R1 to R2. However, as soon as the magnetic element is moved or is rotated, changes the magnetic flux to which the two resistors R1 and R2 are exposed so that there are different temperature coefficients.
Diese kommen aber am Ausgangssignal des Verstärkers nicht mehr zur Geltung, da der Verstärker von dem Kompensations-Widerstand RF in Verbindung mit dem Geyenkopplungswiderstand RK so gesteuert wird, daß das Ausgangssignal eine praktisch genaue Wiedergabe der Bewegung des Magnetelementes ist. Wie bereits angedeutet, wird durch entsprechende Wahl von NTC- und/oder PTC -Widerständel-lgegebenenfalls in Verbindung mit einer weiteren Feldplatte jede Temperaturfehlerkurve innerhalb einer vorgegebenen breiten Temperaturspektrums ausgeglichen.These are coming but at the output of the amplifier no longer applies, since the amplifier from the compensation resistor RF in Connection with the Geyenkouplungsverbindungen RK is controlled so that the output signal is a practically accurate representation of the movement of the magnetic element. As already is indicated by appropriate choice of NTC and / or PTC resistors, if necessary in connection with a further field plate every temperature error curve within compensated for a given wide temperature range.
Um auch eine Nullpunktverschiebung aufgrund von Temperatureinflüssen sicher auszuschließen, sind die Feldplatten-Weggeber gemäß den Fig. 3 und 4 mit einem Magnetelement ausgerüstet, das den bisher gelegentlich insoweit aufgetretenen Fehler verhindert. Die Widerstände R1 und R2 sind üblicherweise in einem Feldplattenkörper 10 untergebracht, der Befestigungslöcher 12 sowie die drei bereits erwähnten Anschlüsse 1, 2, 3b aufweist. Die Widerstände R1 und R2 sind in den Fig.Also about a zero point shift due to temperature influences be sure to exclude the field plate displacement transducers according to FIGS. 3 and 4 with equipped with a magnetic element that has so far occasionally occurred Prevents errors. The resistors R1 and R2 are usually in a field plate body 10 housed, the mounting holes 12 and the three connections already mentioned 1, 2, 3b. The resistors R1 and R2 are shown in Figs.
3 und 4 gestrichelt, der Kompensationswiderstand RF ist hier nicht gezeigt. Zentrisch über dem Feldplattenkörper 10 befindet sich in der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ein kreisförmiges zweipoliges Magnetelement 14, das dort drehbar gelagert und zur Erzeugung eines Ausgangssignals von einem Stellglied verdrehbar ist.3 and 4 dashed, the compensation resistor RF is not here shown. Centrally above the field plate body 10 is located in the embodiment according to FIG. 3, a circular two-pole magnetic element 14 which is rotatably mounted there and can be rotated by an actuator to generate an output signal.
Wird das Magnetelement 14 nun um seinen Mittelpunkt verdreht, findet eine symmetrische Beeinflussung der Widerstände R1 und R2 statt.If the magnetic element 14 is now rotated about its center point, it takes place a symmetrical influencing of the resistors R1 and R2 takes place.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 wird ein vierpoliges Magnetelement 18 verwendet, bei dem sich die Magnetpole auf einem gedachten Kreuz diametral gegenüberliegen. Diese Ausführung ist für die Umsetzung von Linearbewegungen in elektrische Signale gedacht. Bei einer Linearverschiebung des Magnetelementes 18 aus der dargestellten Null-Stellung findet wiederum eine symmetrische Beeinflussung der Widerstände R1 und R2 durch gleich große, jedoch entgegengesetzt gerichtete Flüsse statt, so daß auch hier der Temperaturkoeffizient des Magnetelementes keinen Einfluß auf den Nullpunkt der Anzeige und auf die Meßwerte hat. Bei dieser Anordnung verläuft der Weg des Steuermagneten nicht wie vom Hersteller der Feldplatten geplant parallel sondern quer zur Feldplatte.In the embodiment according to FIG. 4, a four-pole magnetic element is used 18 used, in which the magnetic poles are diametrically opposed on an imaginary cross. This version is for the implementation of Linear movements in electrical Signals thought. With a linear displacement of the magnetic element 18 from the illustrated The zero position, in turn, has a symmetrical influence on the resistors R1 and R2 take place by rivers of equal size, but oppositely directed, so that here, too, the temperature coefficient of the magnetic element has no influence on the zero point on the display and on the measured values. In this arrangement, the path of the Control magnets not as planned by the manufacturer of the field plates, but in parallel across the field plate.
Neben der in dieser Art erreichten Kompensationswirkung wird bei einer Ausbildung gemäß der Fig. 3 und 4 der zusätzliche Vorteil einer Vergrößerung des Ausgangssignals erreicht.In addition to the compensation effect achieved in this way, a Training according to FIGS. 3 and 4, the additional advantage of enlarging the Output signal reached.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2442919A DE2442919A1 (en) | 1974-09-07 | 1974-09-07 | Field plate motion pickup - which is used for transmission of test values has a differential field plate with two magnetic field sensitive resistors |
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| DE2442919A DE2442919A1 (en) | 1974-09-07 | 1974-09-07 | Field plate motion pickup - which is used for transmission of test values has a differential field plate with two magnetic field sensitive resistors |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2442919A1 true DE2442919A1 (en) | 1976-03-25 |
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ID=5925142
Family Applications (1)
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| DE2442919A Pending DE2442919A1 (en) | 1974-09-07 | 1974-09-07 | Field plate motion pickup - which is used for transmission of test values has a differential field plate with two magnetic field sensitive resistors |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2442919A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2392457A1 (en) * | 1976-10-11 | 1978-12-22 | Milly Jean De | Ships helm angular displacement electrical transmitter - uses permanent magnet and saturated magnetic type detector |
| US4551676A (en) * | 1982-03-02 | 1985-11-05 | Fanuc Ltd | Pulse coder using magnetoresistance elements having an improved z-phase signal pattern |
| EP0201682A1 (en) * | 1985-04-12 | 1986-11-20 | Robert Bosch Gmbh | Integrated number of revolutions sensor with magnetic-field-dependent sensor resistors |
-
1974
- 1974-09-07 DE DE2442919A patent/DE2442919A1/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
| FR2392457A1 (en) * | 1976-10-11 | 1978-12-22 | Milly Jean De | Ships helm angular displacement electrical transmitter - uses permanent magnet and saturated magnetic type detector |
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| EP0201682A1 (en) * | 1985-04-12 | 1986-11-20 | Robert Bosch Gmbh | Integrated number of revolutions sensor with magnetic-field-dependent sensor resistors |
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