DE2617624C2

DE2617624C2 - Linearisierung für induktiven Stellungsgeber

Info

Publication number: DE2617624C2
Application number: DE19762617624
Authority: DE
Inventors: Friedrich Ing.(grad.) 8505 Röthenbach Puschban
Original assignee: Metrawatt GmbH
Current assignee: Metrawatt GmbH
Priority date: 1976-04-22
Filing date: 1976-04-22
Publication date: 1986-04-03
Also published as: DE2617624A1

Description

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spricht Erfindungsgemäß sieht die Hauptanmeldung von Amplitude und Frequenz der vom Oszillator Ii vor, daß mindestens eine Windung einer oder auch meh- abgegebenen Wechselspannung Uu sowie Temperatur rerer Sekundärwicklungen 4,5 entlang der geradlinigen und Linearitätsfehler, des der Meßwicklung 5 nachge-Bewegungsebene eines von dem Kern 1 gebildeten schalteten Gleichrichters 18 werden durch diese Schal-Luftspaltes ortsfest so angeordnet und bezüglich der 5 tung vermindert

von ihr umschlossenen Fläche F so geformt ist, daß Die Meßwicklung 5 liefert nun eine Ausgangsspan-

abhängig von der Stellung des Kernes 1 ein sich ändern- nung Us, die von den genannten Einflußgrößen weitgeder von der Windung umschlossener Flächenantei! F' hend frei ist Sie wird in einem aktiven Gleichrichter 17, innerhalb des Luftspaltes 3, in dem ein von der Stellung dessen Aufbau exakt dem Gleichrichter 13 entspricht des Kernes 1 unabhängiges, vorzugsweise homogenes io gleichgerichtet verstärkt gesiebt und bildet schließlich Magnetfeld ausgebildet ist se zu liegen kommt daß sich das stellungsproportionale Ausgangssignal U_A des inein dem Flächenanteil F' entsprechender Magnetfluß duktiven Stellungsgebers, mit der Windung verkettet Das Ausgangssignal Ua kann nun trotz aller Maßnah-

Dabei ist es vorteilhaft den Kern 1 U-förmig zu ge- men noch einen Linearitätsfehler aufweisen, der aber stalten und entlang der Bewegungsebene des zwischen 15 entsprechend Anspruch 6 der Hauptanmeldung durch den beiden Schenkeln des Kernes ausgebildeten Luft- geringfügiges Verschieben der keilförmigen Windungsspaltes 3 mindestens eine keilförmige Sekundärwick- teile 22 korrigierbar ist Eine elegantere und besser lung 5 anzuordnen. Durch die Keilform ändert sich mit überschaubare Korrekturmöglichkeit ergibt sich durch der Stellung des Kernes i die Teilfläche F'innerhalb der geringfügiges Ändern der Windungsiieche A der Refedie Sekundärwicklung einen Teil des homogenen Ma- 20 renzwicklung entlang der Kernbahn. Dazu wird die ingnetfeldes im Luftspalt erfaßt. nere Windung 25 der Referenzwicklung 24 (F i g. 5) et-

In F i g. 1 sind zwei keilförmige Sekundärwicklungen. was nach innen verlegt etwa in die Mitte der von Win-4 und 5 dargestellt deren Spannungen i/4 und Us zur düngen freien inneren Fläche der Referenzwicklung. Ausbildung einer Mitte-Nullstellung einander überla- Die Nennlage dieser Windung wird so verändert, daß gert werden können. An der prinzipiellen Wirkungswei- 25 der mit dem Luftspalt des Kernes 26 verkettete Fläse des Stellungsgebers ändert sich dadurch nichts, so chenanteil Λ "der Referenzwicklung um soviel größer daß die folgenden Erläuterungen immer nur eine keil- oder kleiner wird, als der Linearitätsfehler ausmacht förmige Sekundärwicklung berücksichtigen, wobei die- Die damit verbundene Änderung der Ausgangsspanse ihrer Aufgabe entsprechend als Meßwicklung be- nung der Referenzwicklung bedingt über den Regelverzeichnet wird. 3d stärker 15 eine Änderung der primären Erregerspan-

Um nun Linearitätsverzerrungen durch die eingangs nung, welche den Linearitätsfehler gerade ausgleicht

genannten Einflußgrößen zu kompensieren, sieht die Er-

findung außer der Meßwicklung 4 noch eine Referenz- Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

wicklung 6 vor, die unabhängig von der Stellung des

Kernes eine konstante Spannung abgibt 35

Die Referenzwicklung ist dabei so ausgebildet, daß
sie eine rechteckige Fläche A umschließt, so daß ein von
der Stellung Hes Kernes unabhängiger konstanter Flächenanteil Λ'mit dem Magnetfluß im Luftspalt verkettet wird. Um sicher zu stellen, daß die Meß- und Refe- 40
renzwicklung allen Einflußgrößen in gleichem Maße unterworfen werden, haben sie die gleiche Windungszahl
und sind möglichst dicht übereinander angeordnet, wobei ihre Spwlenköpfe 21, 23 (Fig.4) deckungsgleich
übereinander liegen. 45

F i g. 2 zeigt den Verlauf der in den Sekundärwicklungen 4,5, 6 erzeugten Spannungen t/₄, i/5, U₆. Wie man
der Darstellung unmittelbar entnehmen kann, ergibt
z. B. die Gegeneinanderschaltung von Wicklung 4 und 6
eine einfache Möglichkeit zur Linearisierung, da gleich- 50
sinnige und gleich starke Lineraitätsabweichungen bei
beiden Spannungen sich auf die Differenzspannung
nicht auswirken.

Eine noch bessere Verminderung der Einflüsse auf
Genauigkeit und Linearität des induktiven Stellungsge- 55
bers wird mit der Schaltung nach Fig.3 erzielt. Ein
LC-Sinus-Oszillator 11 speist die Primärwicklung 12 mit
einer Wechselspannung, deren Amplitude etwa proportional der Speisespannung U\s des Oszillators 11 ist. Die
auf die Referenzwicklung transformierte Wechselspan- 60
nung wird über einen Hochpaß 10 zur Unterdrückung
von Störspannungen einem aktiven Gleichrichter 13 zugeführt. Die resultierende Spannung Uh wird von einem
Regelverstärker 15 mit einer Konstantspannurig i/,₆
verglichen. Die sich einsle'tande Ausgangsspannung t/15 65
speist den Oszillator 11. Die Referenzwicklung 6 ist damit Teil eines Regelkreises, der die eingangs genannten
Störgrößen entscheidend 'ifcrabsetzt. Auch der Einfluß

Claims

ι 2 Sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Patentansprüche: vom Oszillator (11) erzeugte Wechselspannung (Ui i) der ihm zugeführten Speisespannung (Uis) propor-

1. Induktiver Stellungsgeber, bei dem ein ferroma- tional ist und ein Regelverstärker (15), der die von gnetischer Kern zwischen einer mit Wechselstrom 5 der Referenzwicklung (6) abgegebene gleichgerichgespeisten Primärwicklung und mindestens einer tete Spannung (U\a) mit einer Konstantspannung Sekundärwicklung beweglich angeordnet ist und se- (U\s) vergleicht, die Speisespannung (Uis) für den kundiirseitig eine Spannung abgreif bar ist, deren Oszillator abgibt

Wert der jeweiligen Stellung des beweglichen Ker- 7. Induktiver Steilungsgeber nach einem der Annes entspricht und mindestens eine Windung einer io Sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von oder mehrerer Sekundärwicklungen (4,5) innerhalb der Referenzwicklung (6) und der Meßwicklung (5) der geradlinigen Bewegungsebene des zwischen den erzeugten Wechselspannungen (Us, Us) aktiven Polflächen des Kernes (1) gebildeten Luftspaltes (3) Gleichrichtern (13,17) und Hochpässen (10,18) zuortsfest angeordnet und bezüglich der von ihr um- geführt sind,
schlossenen Räche (F) in Bewegungsrichtung keil- 15

förmig geformt ist und abhängig von der Stellung

des Kernes (1) ein sich ändernder, von der Windung
umschlossener Flächenanteil (F) innerhalb des Luftspaltes (3)£*faßt wird, in dem ein von der Stellung Die Erfindung bezieht sich auf einen induktiven Steldes Kernes (1) unabhängiges, homogenes Magnet- 20 lungsgeber gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 feld ausgebildet ist, so daß sich ein dem Flächenan- und ist eine Weiterbildung und Verbesserung des dem teil (F) proportionaler Magnetfluß mit der Windung Hauptpatent DE-PS 25 11 683 zugrunde liegenden Erverkettet (Hauptpatent DE-PS 25 11 683), da- findungsgegenstandes.

durch gekennzeichnet, daß parallel zu der Die Genauigkeit und Linearität des in der Hauptanaus mindestens einer Windung bestehenden Sekun- 25 meldung beschriebenen induktiven Steilungsgebers ist därwicklung (4, 5), die als Meßwicklung dient, eine verschiedenen Einflußgrößen unterworfen. So sind die weitere als Referenzwicklung dienende Sekundär- Permeabilität des zwischen Primär- und Sekundärwickwicklung (6) so angeordnet und geformt ist, daß un- lung angeordneten beweglichen Kernes wie auch der abhängig von der Stellung des Kernes (1) ein im ohmsche Widerstand von Primär- und Sekundärwickwesentlichen konstanter Teil Λ'der von der Wick- 30 lung von der Umgebungstemperatur abhängig. Mechalung umschlossenen Räche A mit dem Magnetfluß nische Abweichungen zwischen der Bewegungsbahn im Luftspalt (3) des Kerres (1) verkettet ist und daß des Kernes und der Spulenebene führen ebenso zu UnIidie Meßwicklung (4,5) und die F iferenzwicklung (6) nearitäten wie eine Beeinflussung des Magnetflusses über eine elektrische Schaltung so zusammenwir- durch Fremdmagneten oder ferromagnetische Stoffe, ken, daß Änderungen der durch die Referenzwick- 35 Wenn solche Einfiußgrößen wirksam werden, ist der lung erzeugten Spannung (Ut) auf Meßwertabwei- gewünschte streng lineare Zusammenhang zwischen chungen der durch die Meßwicklung erzeugten der Stellung des Kernes und der in der Sekundärwick-Spannung (U4, Us) kompensierend wirkt. lung induzierten Spannung sowie Sie absolute Größe

2. Induktiver Steliungsgeber nach Anspruch 1, da- dieser Spannung nicht mehr gewährleistet

durch gekennzeichnet, daß die Referenzwicklung (6, 40 Aufgabe der Erfindung ist es, Mittel zu schaffen, 24) nach dem Prinzip der gedruckten Schaltung aus' durch die es gelingt, Auswirkungen der genannten Eineiner Trägerplatte aufgebaut ist und zusammen mit flußgrößen auf Genauigkeit und Linearität des Stelder Meßwicklung (4,25) so ausgeführt und angeord- lungsgebers wesentlich herabzusetzen,
net ist, daß beide Wicklungen die gleiche Windungs- Diese Aufgabe wird bei einem induktiven Stellungszahl besitzen und möglichst unmittelbar, im Bereich 45 geber der eingangs genannten Art durch die in Ander Spulenköpfe (21,23) deckungsgleich, übereinan- spruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Vorteilder liegen. hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin-

3. Induktiver Stellungsgeber nach Anspruch 1 dung sind in den Unteransprüchen genannt.

oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den

inneren Windung (25) der Referenzwicklung (24) 50 Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden nä-

umschlossene Fläche entlang der Bewegungsebene her beschrieben. Es zeigt

des Kernes (26) unterschiedlich breit ist, so daß sich F i g. 1 den induktiven Stellungsgeber in einer Ausbilder mit dem Luftspalt des Kernes (26) verkettete dung mit zwei Meßwicklungen und einer Referenzwick-Flächenanteil A "ändert. lung,

4. Induktiver Stellungsgeber nach einem der An- 55 F i g. 2 den Verlauf der drei Sekundärwechselspansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nungen in Abhängigkeit von der Kernstellung,
Meßwicklung (4) und die Referenzwicklung (6) ge- F i g. 3 das Prinzipschaltbild der Speiseschaltung des geneinander geschaltet sind und an ihren Enden die induktiven Stellungsgebers,
Differenzspannung (Us — i/t) abgreifbar ist. Fig. 4 eine Ausführungsform der Meß· und Refe=

5. Induktiver Stellungsgeber nach einem der An- 60 renzwickiung,

Sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von F i g. 5 eine Referenzwicklung mit Linearitäts-Aus-

der Referenzwicklung (6) abgegebene Referenz- gleichswindung.

spannung (Ue) in einem Regelkreis derart auf einen Die Hauptanmeldung geht davon aus, daß ein ferro-

Oszillator (11) wirkt, daß die von ihm zur Speisung magnetischer Kern 1 zwischen einer mit Wechselstrom

der Primärwicklung (12) abgegebene Wechselspan- 65 gespeisten Primärwicklung 2 und mindestens einer Se-

nung (Un) Änderungen der Referenzspannung (Ue) kundärwicklung 4 oder 5 beweglich angeordnet ist und

entgegenwirkt. sekundärseitig eine Spannung Ui₁ oder Us abgreifbar ist,

6. Induktiver Stellungsgeber nach einem der An- deren Wert der Stellung des beweglichen Kernes 1 ent-