DE2731661C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein kontaktloses Drehpotentiometer mit einem offenen magnetischen Kreis, bei dem das von einem Steuerteil erzeugte und durch zwei magnetisch beeinflußbare Sensorelemente verlaufende Magnetfeld kontinuierlich verändert wird, bei dem die geometrische Form des Steuerteils so gewählt ist, daß die Ausgangs­ spannung des Drehpotentiometers linear zur Drehung des Steuerteils ist.The invention relates to a contactless rotary potentiometer an open magnetic circuit, in which the control part generated and by two magnetically influenceable sensor elements extending magnetic field is continuously changed, at which the Geometric shape of the control part is chosen so that the output voltage of the rotary potentiometer linear to the rotation of the control part is.

Ein derartiges kontaktloses Drehpotentiometer geht aus der DE-OS 26 39 094 als bekannt hervor.Such a contactless rotary potentiometer is known from DE-OS 26 39 094 as known.

Bei den derzeit hergestellten Feldplatten-Potentiometern kommen zwei verschiedene Prinzipien der magnetischen Ansteuerung zum Einsatz:The field plate potentiometers currently manufactured come two different principles of magnetic control for Commitment:

• a) Es können zwei streifenförmige Feldplatten mit einem gemein­ samen Mittelanschluß verwendet werden, über welche ein Bereich hohen homogenen Feldes verschoben wird. Der im Feld befindli­ che Teil jeder Feldplatte hat dann einen hohen spezifischen Widerstand, während der feldfreie Teil niederohmiger ist. Beim Verschieben des Feldbereiches erhöht sich dadurch linear der Widerstand der einen Feldplatte, während genauso linear der Widerstand der anderen Feldplatte zurückgeht.a) Two strip-shaped field plates can be shared with one same funds connection are used, over which an area high homogeneous field is shifted. The one in the field che part of each field plate then has a high specific Resistance, while the field-free part has a lower resistance. At the Moving the field area increases linearly Resistance of one field plate, while just as linear the Resistance of the other field plate decreases.
• b) Das Feld durch zwei Feldplatten wird kontinuierlich verändert, wozu eine Steuerscheibe dienen kann, welche bei ihrer Drehung eine Steuerspur vor den beiden Feldplatten bewegt und den Fluß durch diese ihrer Lage nach entsprechend verteilt. Entsprechend dem Aufbau als offener magnetischer Kreis ist hier der Aufwand geringer, was aber mit einer leichten Einbuße an Linearität und Genauigkeit verbunden ist.b) The field is continuously changed by two field plates, what a control disc can serve, which when rotating a control lane moves in front of the two field plates and the river distributed according to their location. Corresponding the construction as an open magnetic circuit is the effort here less, but with a slight loss of linearity and accuracy is connected.

Es ist weiterhin eine Schaltungsanordnung zur Kompensation des Temperaturganges von Feldplatten bekannt (DE-OS 25 15 812). Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung wird ausgenutzt, daß die Widerstandsänderung einer Feldplatte als Funktion des auf sie einwirkenden Magnetfeldes mit steigender Temperatur sinkt. Daher sinkt auch das Ausgangssignal der Feldplatte mit steigender Tem­ peratur ab. Gleichzeitig sinkt aber auch der Widerstand mit steigender Temperatur.It is also a circuit arrangement to compensate for the Temperature response of field plates known (DE-OS 25 15 812). At this known circuit arrangement is exploited that the Change in resistance of a field plate as a function of on it acting magnetic field decreases with increasing temperature. Therefore the output signal of the field plate also decreases with increasing tem temperature. At the same time, the resistance also decreases rising temperature.

Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung ist an wenigstens einer Feldplatte ein Verbraucher mit dem Eingangswiderstand 0 angekoppelt.In this known circuit arrangement is at least one Field plate a consumer coupled with the input resistance 0.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drehpotentiometer der eingangs genannten Art anzugeben, das über einen großen Bereich hinweg einen möglichst linearen Verlauf seiner Kennlinie aufweist, das mit einem geringen Aufwand hergestellt werden kann und dessen Aufbau wenig kritisch gegen Toleranzen der mechanischen Teile ist.The invention has for its object a rotary potentiometer Specify the type mentioned above, that over a large area has the most linear possible course of its characteristic curve, that can be produced with little effort and its Construction is not critical against tolerances of the mechanical parts.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Sensor­ elemente ein Feldplattendifferentialfühler mit zwei streifenförmi­ gen Feldplatten eingesetzt ist, daß die beiden streifenförmigen Feldplatten parallel zueinander angeordnet sind, daß das Steuer­ teil vor der Stirnfläche der beiden Feldplatten mit senkrecht auf der Stirnfläche stehender Drehachse rotiert, daß diese Drehachse in der Mitte zwischen den beiden streifenförmigen Feldplatten an­ geordnet ist und daß das Steuerteil in der Draufsicht auf die Sen­ sorelemente eine halbkreisförmige Mantellinie aufweist.This object is achieved in that as a sensor elements a field plate differential sensor with two stripes gene field plates is used that the two strip-shaped Field plates are arranged parallel to each other that the control part in front of the face of the two field plates with vertical the end face of the rotating axis rotates that this axis of rotation in the middle between the two strip-shaped field plates is ordered and that the control part in the top view of the Sen sorelemente has a semicircular surface line.

Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben.Advantageous refinements or developments of the invention are given in claims 2 to 4.

Im erfindungsgemäßen Drehpotentiometer wird ein Feldplattendiffe­ rentialfühler (FP 212 L 100; Siemens Datenbuch 1976/77 "Magnet­ feldabhängige Halbleiter", Seiten 56 und 57) eingesetzt, um dessen günstige Eigenschaften, wie z. B. Zuverlässigkeit, robusten Aufbau und geringen Aufwand, auszunutzen. Eine Ansteuerung mit einem vor der Stirnfläche rotierenden Steuerteil ergibt theoretisch einen Verlauf der Ausgangsspannung proportional zum Tangens des Dreh­ winkels. Die von der Nichtlinearität der Feldplatten herrührende Verrundung der Kennlinie führt jedoch im Zusammenwirken mit dem theoretisch tangensförmigen Verlauf zu einer gut linearen Kennli­ nie über einen Winkelbereich von 90°.A field plate diff is used in the rotary potentiometer according to the invention rentialsensor (FP 212 L 100; Siemens data book 1976/77 "Magnet field-dependent semiconductors ", pages 56 and 57) used to favorable properties, such as B. Reliability, robust construction and little effort to exploit. A control with a front  the face of the rotating control part theoretically gives one Output voltage curve proportional to the tangent of the rotation angles. The one resulting from the non-linearity of the field plates Rounding the characteristic curve, however, results in interaction with the theoretically tangent to a well linear characteristic never over an angular range of 90 °.

Die Erfindung ermöglicht eine einfache Herstellung von kontaktlo­ sen Drehpotentiometern, die vorzugsweise dann vorteilhaft einzu­ setzen sind, wenn Verschleißfreiheit und geringer Aufwand eine Ge­ nauigkeit insgesamt von ± 5% rechtfertigen.The invention enables simple production of contactless sen rotary potentiometers, which are then preferably advantageous are set when there is no wear and little effort justify a total accuracy of ± 5%.

Die eingangs erwähnte Temperaturkompensation kann vorteilhaft an­ gewandt werden, da sie neben der Kompensation der Temperaturabhän­ gigkeit sogar noch eine geringe Vergrößerung des linearen Berei­ ches der Kennlinie bewirkt.The temperature compensation mentioned at the outset can be advantageous be used since they are in addition to the compensation of the temperature even a small increase in the linear range ches the characteristic.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläu­ tert. Es zeigenThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing tert. Show it

Fig. 1 eine Draufsicht auf das kontaktlose Drehpotentiometer, Fig. 1 is a plan view of the noncontact potentiometer,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Drehpotentiometers der Fig. 1, Fig. 2 is a side view of the rotary potentiometer of Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der magnetisch wirksamen Teile. Fig. 3 is a perspective view of the magnetically active parts.

In Fig. 1 ist ein Steuerteil 2 (Magnet oder Eisenteil) mit einer Drehachse 7 direkt über einem Luftspalt 4 oberhalb einer Feldplat­ te 1 vorgesehen. Dadurch wird durch die Feldplatte 1 ein hoher Ma­ gnetfluß erzielt, und die Signalamplitude beträgt im linearen Be­ reich 60% der Betriebsspannung. Die Abweichungen von der Lineari­ tät betragen ca. ± 2% der Gesamtamplitude, wobei auf keinen Fall ein Fehler von ± 5% überschritten wird.In Fig. 1, a control part 2 (magnet or iron part) with an axis of rotation 7 directly above an air gap 4 above a Feldplat te 1 is provided. As a result, a high magnetic flux is achieved by the field plate 1 , and the signal amplitude is in the linear range 60% of the operating voltage. The deviations from the linearity are approx. ± 2% of the total amplitude, whereby an error of ± 5% is never exceeded.

Bei Ansteuerung mit einem Eisenteil für das Steuerteil 2 wird un­ ter der Feldplatte ein Magnet 10 angeordnet, um den Steuerfluß für die Feldplatte 1 zu liefern. Auch bei Ansteuerung mit einem Magneten für das Steuerteil 2 kann dieser zusätzliche Magnet 10 verwendet werden, um den Ausgangsspannungshub des Potentiometers zu erhöhen. Die günstigen Eigenschaften der Kennlinie werden da­ durch nicht verschlechtert.When actuated with an iron part for the control part 2 , a magnet 10 is arranged below the field plate in order to deliver the control flow for the field plate 1 . This additional magnet 10 can also be used when driving with a magnet for the control part 2 in order to increase the output voltage swing of the potentiometer. The favorable characteristics of the characteristic are not deteriorated.

Mechanische Unsauberkeiten der ansteuernden Magnete 6 des Steuer­ teils 2 können keine "Feinstruktur" der Kennlinie hervorrufen, da die Bewegungsrichtung quer zur Magnetkante 6 verläuft.Mechanical impurities in the driving magnets 6 of the control part 2 cannot cause a “fine structure” of the characteristic curve, since the direction of movement runs transversely to the magnetic edge 6 .

Durch die Anordnung der Feldplatte 1 und der Steuerteile 2 ist der Aufbau wenig kritisch gegen Toleranzen der mechanischen Teile. Geringe Abweichungen der Drehachse 7 von der geometrischen Mitte der Feldplatte 1 und Schwankungen des Luftspaltes 4 beeinflussen etwas den Ausgangssignalhub, aber nicht die Linearität der Kenn­ linie.Due to the arrangement of the field plate 1 and the control parts 2 , the structure is less critical against tolerances of the mechanical parts. Small deviations of the axis of rotation 7 from the geometric center of the field plate 1 and fluctuations in the air gap 4 influence the output signal swing somewhat, but not the linearity of the characteristic line.

Claims (4)

1. Kontaktloses Drehpotentiometer mit einem offenen magnetischen Kreis, bei dem das von einem Steuerteil (2) erzeugte und durch zwei magnetisch beeinflußbare Sensorelemente (1) verlaufende Ma­ gnetfeld kontinuierlich verändert wird, bei dem die geometrische Form des Steuerteils (2) so gewählt ist, daß die Ausgangsspannung des Drehpotentiometers linear zur Drehung des Steuerteils (2) ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensorelemente (1) ein Feldplattendifferentialfühler mit zwei streifenförmigen Feldplatten eingesetzt ist, daß die beiden strei­ fenförmigen Feldplatten parallel zueinander angeordnet sind, daß das Steuerteil (2) vor der Stirnfläche der beiden Feldplatten mit senkrecht auf der Stirnfläche stehender Drehachse (7) rotiert, daß diese Drehachse (7) in der Mitte zwischen den beiden streifen­ förmigen Feldplatten angeordnet ist und daß das Steuerteil (2) in der Draufsicht auf die Sensorenelemente (1) eine halbkreisförmige Mantellinie aufweist.1. Contactless rotary potentiometer with an open magnetic circuit, in which the magnetic field generated by a control part ( 2 ) and running through two magnetically influenceable sensor elements ( 1 ) is continuously changed magnetic field, in which the geometric shape of the control part ( 2 ) is selected such that that the output voltage of the rotary potentiometer is linear to the rotation of the control part ( 2 ), characterized in that a field plate differential sensor with two strip-shaped field plates is used as sensor elements ( 1 ), that the two strip-shaped field plates are arranged parallel to one another, that the control part ( 2 ) in front of the end face of the two field plates with the axis of rotation ( 7 ) standing perpendicularly on the end face, that this axis of rotation ( 7 ) is arranged in the middle between the two strip-shaped field plates and that the control part ( 2 ) is a top view of the sensor elements ( 1 ) has a semicircular surface line. 2. Drehpotentiometer nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Steuerteil (2) ein Magnet vorgesehen ist.2. Rotary potentiometer according to claim 1, characterized in that a magnet is provided as the control part ( 2 ). 3. Drehpotentiometer nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zusätzlich zum Magnet noch ein weiterer Magnet (10) vorgesehen ist.3. Rotary potentiometer according to claim 2, characterized in that in addition to the magnet, a further magnet ( 10 ) is provided. 4. Drehpotentiometer nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Steuerteil (2) ein Eisenteil mit einem zusätzlichen Magneten (10) vorgesehen ist.4. Rotary potentiometer according to claim 1, characterized in that an iron part with an additional magnet ( 10 ) is provided as the control part ( 2 ).