DE2801203A1 - Messwertwandler zum umsetzen einer verschiebungs- in eine phasengroesse - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf verlagerungs- bzw. verschiebungserfassende Wandler. Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf einen Meßwertwandler zum Umsetzen einer Verlagerungsbzw. Verschiebungs- in eine Phasengröße und auf ein System zum Bilden einer phasenmodulierten Information, die mit der von dem Wandler erfaßten Verlagerung bzw. Verschiebung oder Position in Beziehung steht. Bei der bevorzugten Form befaßt sich die Erfindung mit einem linearvariablen Phasenwandler (linear variable phase transformer bzw. LVPT) und mit einem System, das direkt in digitalem Format eine Ausgangsgröße erzeugt, die die von dem Wandler bzw. Meßwertumformer erfaßte relative Verlagerung anzeigt.

Es sind verschiedene Arten von Meßwertwandlervorrichtungen bekannt. Bei einem Typ wird ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt dessen Amplitude sich in bezug auf die Position bzw. Lage verändert, wie bei einem linearvariablen Differentialwandler (linear variable differential transformer bzw. LVDT). Während gewisse LVDT-Vorrichtungen so beschrieben werden, daß sie phasenbezogene Eingangs- und Ausgangssignale haben, wird die Bezeichnung Phase in solchen Fällen in dem Sinne einer Polarität einer Wechselstrom Wellenform benutzt; somit sind mit einer Nullphase ein gleichphasiges Signal und mit einer 18o Grad Phase oder einer Außerphasigkeit ein Signal mit relativ entgegengesetzter Polarität gemeint. Andere Wandlervorrichtungen enthalten bewegte Spulen, die auf magnetisch permeables Material aufgewickelt sind, wie Auflöserund Syncro-Vorrichtungen, oder gedruckte Spulen auf magnetisch permeablem Material, wie Vorrichtungen vom Inductosyn-Typ. Diese Vorrichtungen enthalten sich bewegende Kontakte oder Drähte.

Das US-Patent 2 988 697 offenbart eine Selsyn-Vorrichtung zum Anzeigen der Position eines beweglichen Gliedes. Hierbei werden in drei Detektorwicklungen Spannungen von einem beweglichen magnetisch permeablen Kern induziert, in dem ein Fluß von einer Ein-

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gangsspule erzeugt wird, die mit einem, einphasigen Wechselstrom erregt wird. Die induzierten Spannungen werden drei entsprechenden Statorwicklungen eines Selsyn-Empfängers bzw. -Aufnehmers zugeführt, der seine Rotorspule dazu veranlaßt, eine für die Position des Kerns bezeichnende Position anzunehmen. Bei einer anderen Ausführungsform werden die drei Wicklungen von einem dreiphasigen Wechselstrom erregt, um ein Drehfeld zu erzeugen, das durch den beweglichen Kern an eine einzige Spule angekoppelt wird. Ein Phasenmesser erfaßt die Phase der so in der Spule induzierten Spannung als Anzeige der relativen Kernposition. In dem genannten US-Patent sind die Wicklungen relativ zum Kern so angeordnet, daß der in diesem erzeugte Fluß in einer radialen Richtung verläuft. Bei einer Ausführungsform erfolgt eine Ausrichtungsdrehung des Flußvektors in dem beweglichen Kern, wenn dieser verlagert wird. Bei einer anderen Ausführungsform ist der radiale Flußvektor stationär, und die spiralförmig gewickelte Sekundärspule erfaßt die relative Richtung des Flußvektors. Die Kopplung zwischen den verschiedenen Primärwicklungen und dem beweglichen Kern ist konstant sowie radial, und die relative geometrische Ausrichtung der Flußvektoren sowie der Achse der Sekundärspule an der Position des Kerns bestimmt die Phase des Ausgangssignals. Es ist die Drehung dieser relativen geometrischen Ausrichtung beim Bewegen des Kerns durch den hohlen rohrförmigen Zylinder der Vorrichtung, die zu einer Ausgangsinformation führt.

Gemäß dem US-Patent 2 911 632 werden bei einem Position-Meßwertwandler eine Vielzahl von Primärspulen unterschiedlicher entsprechender Breiten und ein magnetisch permeables Glied angewendet, das sich längs der Primärwicklungen bewegt, um für eine Flußkopplung von den Primärwicklungen in einen kleinen Bereich einer sekundären Meßspule zu sorgen. Die Amplitude der in der Sekundärspule erzeugten Spannung zeigt die Position des beweglichen Gliedes an.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Meßwertwandlers der genannten Art. Die Beziehung zwischen der Phase eines Ausgangssignals und der relativen

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Position eines beweglichen Gliedes in einem Wandler soll linearisiert werden. Ferner soll ein elektrisches Signal bezüglich der Position eines beweglichen Gliedes phasenmoduliert werden. Es soll eine für eine Position eines beweglichen Gliedes direkt bezeichnende Ausgangsinformation allgemein in einem digitalen Format gebildet werden, das heißt als eine digitale oder eine binäre Zahl beispielsweise in parallelem oder seriellem Format. Es soll ein phasenmoduliertes Ausgangssignal gebildet werden, das für die Position eines relativ beweglichen Gliedes bezeichnend ist und bequem angewendet werden kann, um eine Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsinformation zu erhalten. Ferner sollen eine gute Auflösung einer die Position eines beweglichen Gliedes bezeichnenden elektrischen Signalinformation erzielt und darüberhinaus ein zufriedenstellendes Ausgangssignal an jeder Position des relativ beweglichen Gliedes gebildet werden. Es soll in einer zweckmäßigen Weise eine genaue Positionsinformation bezüglich eines relativ beweglichen Gliedes und/oder eines hieran angekoppelten externen Gliedes geschaffen werden, insbesondere dort, wo das äußere Glied und/oder das bewegliche Glied schädlichen Umgebungseinflüssen ausgesetzt sind, wo relativ große unerwünschte elektrische Störungs- oder absolute Erregungspegelveränderungen auftreten, wo große DruckSchwankungen vorliegen, usw. Es soll ein phasenmoduliertes Signal demoduliert werden, um eine Ausgangsinformation zweckmäßigerweise in parallelem oder seriellem Digitalformat beispielsweise als eine elektrische Größe oder eine angezeigte digitale Binärzahl zu bilden. Es soll eine Vorrichtung geschaffen wer· den, die die Bewegung eines in einem Fluidmedium arbeitenden beweglichen Gliedes erfassen kann. Ferner soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die die Bewegung eines beweglichen Gliedes ohne eine elektrische Verbindung hiermit erfassen kann. Und schließlich soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die die Bewegung eines beweglichen Gliedes erfassen kann, welches von den elektrischen Teilen über eine Barriere, die großen Drücken widerstehen kann, körperlich getrennt ist.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein Meßwertwandler der genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen

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des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale aus. Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verlagerung-Phasen-Meßwertwandler wird eine Positionsinformation in eine Phasengröße oder eine Zeitbasisbeziehung umgesetzt, die leicht demoduliert werden kann, um eine Systemausgangsgröße in einem digitalen Format zu bilden, beispielsweise als eine digitale oder binäre Zahl. Der Flußvektor (nachfolgend als Fluß bezeichnet) in einem magnetisch permeablen ferromagnetischen Kern-Positionsfühler eines linearvariablen Phasenwandlers (nachfolgend als LVPT bezeichnet, linear variable phase transformer) induziert ein Ausgangssignal in einer Sekundär- oder Meßwicklung bzw. -spule (nachfolgend als Sekundärspule bezeichnet). Der Flußvektor bzw. Fluß wird durch entsprechende Wechselstrom-Erregungssignaie in Primärwicklungen erzeugt, in denen der Kern beweglich bzw. verschiebbar ist. Die Phase des Ausgangssignals steht in direktem Zusammenhang mit der Phase des Flusses in dem Kern. Das relative Mischen der primären Erregungen in dem Kern sorgt für ein Bestimmen oder Anzeigen der Kernposition, indem das Ausgangssignal phasenmoduliert wird. Die nachfolgende Bezeichnung 'Position¹ ist in austauschbarer Weise verwendbar, um die relative Position des Kerns sowie der Primärwicklungen des LVPT oder die Verlagerung des Kerns von einer Nullage in dem LVPT zu bezeichnen.

Die Primärwicklungen sind vorzugsweise in ümfangsrichtung gewikkelt, was zu einem axialen Kernfluß führt, das heißt zu einem Kernfluß parallel zur Richtung der Kernverlagerung, wobei eine vektoriell additive Zusammenfassung und eine Phasenveränderung erfolgen. Diese umfangsmäßige Anordnung der Primärwicklungen ermöglicht es, daß die Vorrichtung einen relativ kleinen Durchmesser hat, während sie dennoch eine relativ große Flußdichte in dem Kern aufrechterhalten kann, um ein starkes Ausgangssignal zu erhalten, und zwar mit im wesentlichen unbegrenzter Auflösung und minimalen Eingangsleistungserfordernxssen. Die Kompaktheit der Vorrichtung und/oder die Fähigkeit zum Bilden einer festen und, wenn erwünscht, fluiddichten körperlichen Trennung zwischen dem

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beweglichen Kern und den Wicklungen beispielsweise Kittels des Spulenkörpers und/oder der Abdeckung erleichtern den Aufbau der Vorrichtung, wobei relativ große Druckdifferenzen zwischen den entsprechenden Bereichen zugelassen werden können, in denen der bewegliche Kern und der Wicklungsabschnitt angeordnet sind. Eine solche Trennung der Wicklungen von dem Kern kann auch eine Beschädigung beispielsweise durch schädliche Umwelteinflüsse verhindern, und die relativ kleine Größe der Vorrichtung erleichtert deren Anwendung in relativ kleinen Räumen, Da es sich bei den Primärwicklungen und der Sekundärwicklung um umfangsmäßig gewickelte Spulen mit mehreren Windungen handelt und da die Sekundärspule vorzugsweise so angeordnet ist, daß eine relativ konstante große Anzahl von Windungen mit dem Kern in jeder Betriebsposition desselben in Eingriff steht, wird das kräftige, gut aufgelöste Ausgangssignal bei im wesentlichen jeder Position des Kerns erzeugt. Hierbei werden relativ kleine Erregungsstrompegel von gewöhnlich viel weniger als einem Ampere und Frequenzen in der Größenordnung von beispielsweise etwa 6o Hertz bis etwa mehrere Tausend Hertz und vorzugsweise von einigen Hundert Hertz bis einigen Tausend Hertz benutzt.

Bei der vorliegenden Erfindung zeigt die Phase eines vom LVPT erzeugten Ausgangssignals die Positionsbeziehung des Kerns gegenüber den Primär- und Sekundärwicklungen an. Vorzugsweise sind die verschiedenen Wicklungen stationär und der Kern in den Wicklungen in einer allgemein linearen Richtung mittels eines äußeren Gliedes bewegbar, dessen Position zu erfassen ist. Durch die Verschiebung wird die Phase des Ausgangssignals in bezug auf die Phase eines Referenzsignals moduliert. Mit dem hier benutzten Ausdruck Phase ist die tatsächliche Phasenbesiehung eines elektrischen Wechselstromsignals gegenüber der Phase eines elektrischen Wechselstrom-Referenzsignals im Unterschied zu der dazwischen vorliegenden Polaritäts-Beziehung gemeint. Somit ist das Ausgangssignal ein Zeitbasissignal, dessen Phase, wenn sie auf die Phase des Referenzsignals bezogen wird, eine quantitative Messung der Kernposition in dem LVPT liefert. Die Phasengröße entspricht der Phasendifferenz zwischen dem phasenmodulierten

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Ausgangssignal oder beispielsweise der hiermit gleichphasigen Rechteckwellen-Logiksigr.al-Wellenforra und dem Referenzsignal. Die Phasengröße würde auch mit einer positiven oder negativen Polaritätsangabe unterschieden werden, die anzeigt, daß das Ausgangssignal dem Referenzsignal voreilt oder nacheilt.

In dem Wandler bzw. LVPT können die Primärwicklungen und die Sekundärwicklung um einen hohlen Spulenkörper oder dergleichen gewickelt werden. Der magnetisch permeable Kern ist in dem Spulenkörper längs dessen allgemein linearen Achse bewegbar. Seine Bewegung bzw. Verschiebung erfolgt beispielsweise über eine mechanische Kopplung mit einem externen Glied, dessen Position zu erfassen ist. Die Primärwicklungen werden durch entsprechende Wechselstrom-Erregungssignale angesteuert, die in dem Kern entsprechende Flüsse erzeugen, die eine von null Grad oder 18o Grad abweichende gegenseitige Phasenverschiebung haben. Vorzugsweise haben die Wechselstrom-Erregungssignale dieselbe Frequenz und aber eine gegenseitige Phasenverschiebung, die von null Grad oder 18o Grad abweicht. Die durch derart erregte Primärwicklungen erzeugten Flüsse werden in dem Kern summiert oder zusammengefaßt bzw. kombiniert. Der kombinierte Flußvektor oder Ausgangsfluß induziert ein Wechselstrom-Ausgangssignal als eine Spannung in der Sekundärspule, wobei die Frequenz derjenigen der Erregungssignale entspricht und die Phase von dem Ausgangsfluß in dem Kern bestimmt wird. In dem Fall linear gewickelter Primärspulen entsprechen, wie es noch näher erläutert wird, die Phase des Ausgangsflusses in dem Kern und somit die Phase des in der Sekundärspule induzierten Ausgangssignals einer Arcustangens-Funktion der Kernposition in dem LVPT.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wurde ein Ausdruck der Arcustangens-Funktion gelöst, und die Wandler-Primärspulen wurden entsprechend der Lösung gewickelt, um eine allgemein lineare Veränderung der Phase des Ausgangssignals in Abhängigkeit von der Kernposition zu erhalten.

Das phasenmodulierte Ausgangssignal, nachfolgend einfach als Aus-

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gangssignal bezeichnet, vom LVPT wird einer elektronischen Demodulatorschaltung zugeleitet, die die Phaseninformation direkt zu einem Systemausgangssignal umwandelt, welches vorzugsweise in digitaler Form vorliegt. Die Digitalform kann eine Binärzahl vom Paralleltyp, eine diesbezügliche binärkodierte Dezimaldarstellung oder dergleichen sein; oder die Digitalform kann eine Binärdarstellung vom seriellen Typ sein, wie beispielsweise eine Serie von Impulsen oder Zählungen, die während einer bestimmten Zeitperiode erzeugt werden, usw. Alternativ kann die angezeigte Digitalform des Systemausgangssignals eine wahre dekadische Digitaldarstellung der Phaseninformation und somit der erfaßten Verlagerung bzw. Verschiebung sein. Deshalb kann die hier benutzte Bezugnahme auf eine digitale Form oder ein digitales Format des Systemausgangssignals im Sinne der vorstehenden Ausführungen oder im Sinne anderer allgemein bezogener oder äquivalenter Digitalformen verstanden werden, wie es dem Fachmann geläufig ist.

Die Demodulatorschaltung ist im wesentlichen ein Nulldurchgangsdetektor, der die relativen Nulldurchgangspunkte eines Referenzsignals sowie des Ausgangssignals erfaßt und das Systemausgangssignal bildet, wobei die Größe der Phasendifferenz und ferner angezeigt wird, ob die Phase des Ausgangssignals dem Referenzsignal vor- oder nacheilt. Hierdurch wird eine Systemausgangsinformation gebildet, die für die Position des Kerns beispielsweise in bezug auf eine bekannte Nullposition bezeichnend ist. Die Systemausgangsinformation kann einer Anzeige oder einer anderen Schaltungsanordnung für verschiedene Zwecke zugeleitet werden.

Der Wandler bzw. LVPT ist besonders zweckmäßig, wenn eine Positionsinformation unter Störungseinflüssen bestimmt werden muß, da das Ausgangssignal in Form einer Phasenbeziehung anstatt in Form einer Amplitudenbeziehung wie bei einem herkömmlichen LVDT gebildet wird. Verschiedene andere Vorteile des LVPT und der diesem zugeordneten Demodulatorschaltung sind die geringen Leistungs erfordernisse, das relativ kleine Gewicht, die bequeme Möglichkeit einer Abdichtung bzw. Absperrung der Wicklungen von dem Kern zum Erleichtern einer Verwendung bei schädlichen Umgebungsein-

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flüssen und der große Temperaturbereich, in dem der LVPT sowie die Schaltung benutzt werden können, und zwar verträglich mit den verwendeten Materialien und den magnetischen Eigenschaften des Kerns, wobei keinerlei nachteiliger Einfluß auf die Betriebsweise auftritt. Außerdem hat der erfindungsgemäße Wandler bzw. LVPT mit seinem direkt entwickelten digitalen Ausgangsformat den zusätzlichen Vorteil, daß er direkt an ein digitales System angeschlossen werden kann, ohne daß eine weitere Analog/Digital-Umsetzungsschaltung erforderlich ist.

Der linearvariable Phasenwandler sorgt für eine direkte Umwandlung einer Verlagerung bzw. Verschiebung in eine Phaseninformation. Bei einer Ausführungsform ist die Beziehung zwischen der Verschiebung und der Phaseninformation im wesentlichen linear oder direkt proportional. Ferner ist eine Schaltung zum direkten Umwandeln der Phaseninformation in eine digitale Information vorhanden, die vorzugsweise in einem binären Format vorliegt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zeichnerisch dargestellter Ausführungsformen, die nur einige Beispiele für eine Verwirklichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung beinhalten. Es zeigen:

Figur 1 - in einem schematischen Teilschnitt eine Ausfuhrungsform eines Wandlers bzw. LVPT nach der vorliegenden Erfindung,

Figur 2 - in einem schematischen Teilschnitt eine andere Ausführungsform eines Wandlers bzw. LVPT nach der vorliegenden Erfindung,
Figur 3A- in einem Blockschaltbild eine allgemeine schematische elektrische Schaltung,

Figur 3B- ein schematisches spezifiziertes elektrisches Schaltungsbeispiel von Ansteuerungs- und Demodulatorschaltungen nach der vorliegenden Erfindung, die dem Wandler bzw. LVPT zum Erregen desselben zugeordnet sind und die eine Ausgangsinformation bilden, welche für die Positionsbeziehung zwischen dem beweglichen Kern und den Spulen bezeichnend ist, - 21 -

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Figur 4 - in einer schematischen Darstellung eine Hälfte einer Wandler- bzw. LVPT-AuSführung und

Figuren 5A bis 5G - graphische Darstellungen von Signalen und Zählvorgängen, die in dem Wandler bsw. LVPT sowie der elektrischen Schaltung während des Betriebes auftreten.

In den einzelnen Figuren der Zeichnungen sind ähnliche Teile mit einander entsprechenden Hinweiszahlen bezeichnet. In Figur 1 ist ein Linear-Variabel-Phasen-Wandler (LVPTj linear variable phase transformer) 1 dargestellt, und zwar nur eine Querschnittshälfte des LVPT 1, wobei darauf hingewiesen wird, daß die bezüglich der Zeichnung untere Hälfte im wesentlichen ein Spiegelbild der dargestellten oberen Hälfte ist. In den Figuren 3A und 3B ist eine elektrische Schaltung 2 dargestellt, die einen Ansteuerungsschaltungsteil 3 zum Versorgen bzw. Ansteuern des LVPT und einen Demodulator oder Ausgangsschaltungsteil 4 enthält, welcher das phasenmodulierte Ausgangssignal vom LVPT direkt in ein Systemausgangssignal umsetzt. Dieses Systemausgangssignal befindet sich vorzugsweise in einem parallelen oder seriellen binären Format, obwohl es auch in anderen digitalen Formaten, in analogem Format oder in anderen Formaten vorgesehen werden kann. Im vorliegenden Fall erleichtert das Binärformat des Systemausgangssignals ein Anschließen mit einem Rechnersystem für eine Ausgangsanzeige oder für Steuerungszwecke.

Der LVPT 1 enthält ein Paar von Primärwicklungen 5, 6 und eine Sekundärwicklung 7, die nachfolgend zusammenfassend als Spulen bezeichnet werden und die in einer noch zu beschreibenden Weise um einen herkömmlichen hohlen Spulenkörper 1o gewickelt sind, der beispielsweise aus elektrisch isolierendem und nichtmagnetischem Material hergestellt sein kann. Einige der Umfangswindungen 5a, 6a, 7a der entsprechenden Spulen sind dargestellt, und die Sekundärspule 7 ist axial längs des Spulenkörpers 1o zwischen den zwei Primärwicklungen 5, 6 angeordnet. Wenn es erwünscht ist, können die Spulen 5, 6 und 7 abgedichtet, eingekapselt oder in anderer Weise von der äußeren Umgebung, in der der LVPT 1 angeordnet wird, abgetrennt sein, um ihn vor schädlichen Umgebungseinflüssen

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zu schützen. In dem von den Spulen umgebenen hohlen Volumen bzw. Innenraum 11 und im Inneren des Spulenkörpers 1o, falls ein solcher benutzt wird, befindet sich ein beweglicher Kern 12. Dieser ist aus einem ferromagnetischen Material hergestellt, das relativ höchst magnetisch permeabel bzw. durchdringbar ist. Der Kern ist gemäß Figur 3 mittels eines Verbindungselements 13 mit einem äußeren Glied 14 verbunden, dessen Position von dem LVPT System 15 zu erfassen ist, welches den LVPT 1 und die elektrische Schaltung 2 enthält. Ein solches äußeres Glied ist vorzugsweise gegenüber einem Körper- oder Abstützungsglied 16 relativ bewegbar, und eine sich um die Spulen 5,6 und 7 erstreckende Hülle bzw. Abdeckung 17 ist in irgendeiner geeigneten Weise an einem Flansch 18 mit dem Körperglied 16 verbunden, um hierdurch den LVPT 1 abzustützen. Die Abdeckung 17 und der Spulenkörper 1o können so zusammenarbeiten, daß sie für eine feste körperliche Trennung der Spulen von dem Kern sorgen.

Während der Benutzung des LVPT 1 zum Erfassen der Position des äußeren Gliedes 14 wird jede der ersten und zweiten Primärwicklungen 5, 6 durch entsprechende Erregungssignale angesteuert, um in dem Kern 12 entsprechende Flüsse zu erzeugen, die eine von null Grad oder 18o Grad abweichende Phasenverschiebung haben. Vorzugsweise werden die Ansteuerungssignale von gesteuerten Konstantstromquellen 2o, 21 zugeführt, so daß die Ansteuerungs- bzw. Erregungssignale im wesentlichen übereinstimmende Wechselstrom-Wellenformen haben, wobei die Grundfrequenz dieser Wellenformen ebenfalls eine von null Grad oder 18o Grad abweichende Phasenverschiebung hat. Es könnte sich um eine sinusförmige, rechteckige, dreiecksförmige oder um irgendeine andere periodische Wellenform handeln, die die erwünschte Grunderregung aufweist. Bei der bevorzugten Ausführungsform haben die Erregungssignale eine außerphasige Trennung von 12o Grad. Die Größe eines jeden derartig induzierten Flußvektors hängt von der Anzahl der Windungen der entsprechenden Primärspule ab, die von dem Kern 12 geschnitten werden oder, anders ausgedrückt, mit denen der Kern 12 ausgerichtet bzw. magnetisch gekoppelt ist, was bekannt ist. Vorzugsweise entspricht die Phase eines solchen Flusses der Phase des diesen Fluß

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erzeugenden entsprechenden Wechselstrom-Erregungssignals. Die zwei unabhängig induzierten magnetischen Flußvektoren, die sich in einer axialen Richtung erstrecken,werden in dem Kern 12 kombiniert, so daß sich darin eine kombinierte Flußvektorsumme oder ein Ausgangsfluß ergibt. Solange der Kern 12 mit zumindest einem Teil einer jeden der Primärwicklungen ausgerichtet ist, unterscheiden jeweils die Phase und Amplitude des Ausgangsflusses von den entsprechenden Phasen und Amplituden der unabhängig induzierten magnetischen Flußvektoren. +) sich

Der Ausgangsfluß im Kern 12 induziert in der Sekundärspule 7 ein Wechselstrom-Ausgangssignal, dessen Phase in einer direkten Beziehung zur Phase des Ausgangsflusses steht. Wenn in dem LVPT 1 zwischen dem Kern 12 und den entsprechenden Spulen 5, 6 und 7 eine relative Bewegung bzw. Verschiebung auftritt, wird somit die Grundfrequenz des AusgangsSignaIs phasenmoduliert, so daß ein die Kernposition anzeigendes Zeitbasissignal gebildet wird. Vorzugsweise sind die Spulen relativ zum Körperglied 16 fixiert, und der Kern ist der relativ bewegliche Teil des LVPT; es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß alternativ der Kern fixiert und die Spulen beweglich sein könnten.

In der Demodulatorschaltung 4 wird die tatsächliche Phase des phasenmodulierten Ausgangssignals mit derjenigen eines Wechselstrom-Referenzsignals verglichen. Die Phasengröße oder -differenz und die Tatsache, daß das Ausgangssignal dem Referenzsignal vor- oder nacheilt, sind für die Position des Kerns 12 relativ zu den Spulen 5, 6 und 7 bezeichnend. Bei der bevorzugten Ausführungsform sorgt die Demodulatorschaltung 4 für ein direktes Umsetzen der Phasendifferenz in ein paralleles oder serielles digitales Signal, welches das Systemausgangssignal des LVPT Systems 15 darstellt.

Wie es oben erwähnt wurde, entspricht der in dem Kern 12 induzierte Ausgangsfluß der Vektorsumme der durch die Primärwicklung 5 einerseits und durch die Primärwicklung 6 andererseits induzierten Flüsse. Jeder dieser unabhängigen Flüsse ist direkt pro-

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portional zu dem. durch die entsprechende Primärwicklung fließenden Strom und zu der Anzahl der Primärwicklung-Windungen, die von dem Kern 12 geschnitten werden. Wenn angenommen wird, daß beide Primärwicklungen 5, 6 mit entsprechenden Wechselstrom-Erregungssignalen beaufschlagt werden, die gleiche Maximumamplituden I und eine Phasentrennung bzw. -verschiebung θ haben, ergeben sich die durch die entsprechenden Primärwicklungen als Funktion der Zeit fließenden Ströme I^ und I₂ in bekannter Weise aus folgenden Gleichungen:

1) I₁ = I sin (wt+e/2)

2) I₂ = I sin (wt-e/2)

Da der Fluß in dem Kern 12 der Summe der unabhängig von jeder der Primärwicklungen induzierten Flußvektoren entspricht und da jeder dieser unabhängigen Flüsse direkt proportional zu der Anzahl der sich mit dem Kern in magnetischem Eingriff befindlichen Windungen N- sowie N₂ einer jeden der Primärwicklungen 5, 6 und der diese durchfließenden Ströme I- sowie I₂ ist, kann der Phasenwinkel 0 des Flusses in dem Kern wie folgt dargestellt bzw. beschrieben werden: N-N

3) 0_c = Are tg φ-^²- tg Θ/2

Die Größe des Flusses in dem Kern kann auch bequem in herkömmlicher Weise bestimmt werden; die Gleichung für diese Größe ist jedoch nicht angegeben, da die tatsächliche Größe des Flusses in dem Kern unwesentlich ist, solange sie ausreichend groß ist, um das Ausgangssignal in der Sekundärwicklung 7 mit einer ausreichenden Größe zu induzieren, damit die Demodulatorschaltung 4 oder eine andere dem LVPT 1 zugeordnete Ausgangsschaltung das Ausgangssignal erfassen und dessen Phase bestimmen kann.

Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen ist es klar, daß im Falle von linear gewickelten Primärwicklungen 5 sowie 6, bei denen die Anzahl der sich mit dem Kern 12 in magnetischem Eingriff befindlichen Windungen direkt proportional zur Position des Kerns in dem LVPT 1 ist, die theoretische Phase des von der Sekundärwicklung 7 erfaßten Ausgangssignals eine Arcustangens-

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Funktion der Kernposition ist. Obwohl die Arcustangens-Funktion
nichtlinear ist und demnach sich der Phasenwinkel des Flusses in
dem Kern nichtlinear mit der Verlagerung des Kerns verändert,
können geeignete Eichungs-, Erfassungs- oder Demodulierungstechniken angewendet werden, um ein Systemausgangssignal mit einer
zufriedenstellenden Information zu bilden, die als Funktion der
Phase des Ausgangssignals von der Sekundärwicklung 7 für die
Kernposition bezeichnend ist.

Um eine solche Eichung zu erleichtern, wie es bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Fall ist, kann der Kern 12 in
dem LVPT 1 dazu veranlaßt werden, daß er stets dieselbe Anzahl
von Windungen der Sekundärspule 7 schneidet. Bei der Ausführungsform des LVPT 1 aus Figur 1 entspricht diese konstante Anzahl der Gesamtzahl der Windungen der Sekundärspule; demgegenüber ist bei
dem LVPT 1' aus Figur 2, in der den Elementen aus Figur 1 entsprechende Elemente mit denselben Hinweiszahlen unter Hinzufügung eines Apostrophs bezeichnet sind, die Sekundärspule 7" gleichförmig über die gesamte axiale Länge des Spulenkörpers 1o" gewikkelt, der auf die Primärwicklungen 5¹, 6¹ aufgeteilt ist. Die
von dem Kern geschnittene konstante Anzahl von Sekundärwindungen ] ist kleiner als die Gesamtzahl der Sefcunäärwindungen. Wenn sich j gemäß Figur 1 der Kern 12 in dem LVPT 1 bewegt, bewegt sich somit kein Kernende in den von der Sekundärspule 7 radial geschnittene-| nen Bereich, und vorzugsweise bewegt sich kein Kernende über die j axialen Enden der Primärwicklunger 5,- 6 an entgegengesetzten En- \ den des Spulenkörpers 1o; in ähnlicher Weise bewegen sich die j Enden des Kerns 12' im LVPT 1' nicht über die axialen Enden der j Primärwicklungen 5', 6' an entgegengesetzten Enden des Spulenkörpers 1ο¹. Die Betriebsweise des LVPT 1' ist im wesentlichen j

die gleiche wie die Betriebsweise des LVPT 1. j

Durch Ändern des Windungsschemas der Primärspulen 5, 6 in der
Weise, daß sich die Anzahl der von dem Kern 12 erfaßten Windungen an jeder Seite einer Nullposition nichtlinear verändert, können
die Veränderung der Phase des Ausgangsflusses in dem Kern in bezug auf die Position des Kerns und somit die obige Gleichung 3

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in stärkerem Maße linearisiert werden. Eine solche Linearisierung des LVPT 1 reduziert die Eichungserfordernisse der Demodulatorschaltung 4.

Es wird nunmehr beschrieben, wie die Arcustangens-Funktion aus Gleichung 3 linearisiert wird, so daß beispielsweise die Phase des Ausgangssignals gleichen Änderungen bei gleichen Inkrementen bzw. Änderungen der Verlagerung des Kerns 12'' unterliegt, wie bei einer Verlagerung von einer Kern-Nullposition, wie sie in dem schematisch dargestellten LVPT 1'" Modell aus Figur 4 mit durchgezogenen Linien aufgezeigt ist. Den Elementen des LVPT 1 entsprechende Elemente des LVPT 1·' sind mit denselben Hinweiszahlen unter Hinzufügung zweier Apostrophe bezeichnet. Zum Zwecke der vorliegenden Beschreibung und zum Vereinfachen des Entwickeins eines Wicklungsschemas der Primärwicklungen 5", 6' * des LVPT 1 '' bei dem die erwünschte Linearisierung erzielt wird, werden verschiedene Annahmen gemacht. Im einzelnen wird angenommen, daß beide Primärwicklungen übereinstimmen, daß jede Primärwicklung eine axiale Länge von 5o,8 mm (2 Zoll) hat, daß jede Primärwicklung längs der und um die LVPT Achse symmetrisch ist, daß sich der Kern in einer Nullposition zwischen einer Mittenlage der er- j sten Primärwicklung 5'' bis zu einer Mittenlage der zweiten Pri- j märwicklung 6¹¹ erstreckt und daß die gesamte Hublänge beispiels-j weise 5o,8 mm (2 Zoll) beträgt; das heißt der Kern kann sich von j der Nullposition in jeder Richtung um 25,4 mm (1 Zoll) bewegen. J Es wird auch angenommen, daß beide Primärwicklungen von überein- j stimmenden ErregungsSignalen mit einer Phasentrennung bzw. -ver- · Schiebung von 12o Grad angesteuert werden und daß in der Nullpo- j sition des Kerns die Phase des in der Sekundärwicklung 7^f' indu- j zierten Ausgangssignals null Grad beträgt, das heißt, es ergibt ; sich eine Phasendifferenz von null Grad zwischen dem Ausgangssig-

nal und der Phase eines Referenzsignals. Darüberhinaus wird angenommen, daß die Sekundärwicklung 7¹¹ zwischen den zwei Primärwicklungen 5¹¹ und 6^!I so angeordnet ist, daß die Anzahl der mit dem Kern erfaßten Sekundärwindungen konstant bleibt; es ist jedoch festzustellen, daß die nachstehende Erörterung in ähnlicher Weise auch einen Spulenaufbau betrifft, bei dem die Sekundärwick-

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lung wie bei dem LVPT 1' unter den zwei Primärwicklungen angeordnet sein kann, vorausgesetzt die Sekundärwicklung ist relativ genau gewickelt, so daß die Anzahl ihrer mit dem Kern in Eingriff befindlichen Windungen unabhängig von der Kernposition im wesentlichen konstant bleibt.

Ferner sei angenommen, daß die Phase des Ausgangssignals bei einem von der Nullposition in jeder Richtung erfolgenden 25,4 mm (1 Zoll) Hub des Kerns 6o Grad beträgt, wobei das Ausgangssignal dem Referenzsignal entweder voreilt oder nacheilt. Die volle 25,4 mm (1 Zoll) Verlagerung bzw. Bewegung kann beispielsweise in Inkremente von 2,54 mm (o,1 Zoll) unterteilt werden, wodurch sich die Phase des Ausgangssignals um 6 Grad pro 2,54 mm (o,1 Zoll) Bewegungsinkrement verändert. Somit kann angenommen werden, daß jede axiale Hälfte einer jeden Primärwicklung aus radialen Teilsegmenten A bis J hergestellt ist, wobei jedes Segment eine Breite von 2,54 mm (o,1 Zoll) hat und entsprechenden 2,54 mm (o,1 Zoll) Verlagerungsteilen entspricht. Wenn jedes 2,54 mm (o,1 Zoll) Segment von dem Kern 12'' durchlaufen wird, wird die Anzahl der über den Kern an die Sekundärwicklung angekoppelten Windungen der Primärwicklung um die Anzahl der Windungen der Primärwicklung in dem Segment vergrößert oder vermindert. Obwohl nur die der Sekundärwicklung 7'' benachbarte Hälfte der ersten Primärwicklung 5" so bezeichnet ist, ist darauf hinzuweisen, daß die andere spiegelbildliche Hälfte der ersten Primärwicklung mit der bezeichneten Hälfte übereinstimmt, so daß die Spulenhälften symmetrisch sind, und daß die zweite Primärwicklung 6¹¹ ebenfalls übereinstimmt.

N entspreche der Summe der Windungen N^, N_ß usw. eines jeden radialen Segments der bezeichneten unterteilten Hälfte der ersten Primärwicklung 5 ''. Somit gibt die Zahl N die Anzahl der Windungen einer jeden der ersten und zweiten Primärwicklungen 5", 6'' wieder, die mit dem Kern 12'' in magnetischem Eingriff stehen, wenn sich der Kern in seiner Nullposition befindet. Gemäß der obigen Annahme beträgt die Phase des Ausgangssignals in der Nullposition null Grad, und deshalb kann die Gleichung 3 für die Null position des Kerns wie folgt geschrieben werden:

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4) 0° = Arc tg |=| tg ™£ = _{Arc t}g % tg 6o°

Wenn der Kern beispielsweise um ein 2,54 mm (o,1 Zoll) Inkrement nach rechts in bezug auf die Darstellung aus Figur 4 verlagert wird, ergibt sich eine Verminderung der Anzahl der mit dem Kern 12 in magnetischem Eingriff befindlichen Windungen N- der ersten Primärwicklung 5" um die Anzahl von Windungen Nj in dem J-ten radialen Segment. Die Anzahl der mit dem Kern in Eingriff kommenden Windungen N₂ der sekundären Primärwicklung 6'' wird um die Anzahl von Windungen N, in dem J-ten radialen Segment der zweiten Primärwicklung vergrößert. Für diesen Zustand einer 2,54 mm (o,1 Zoll) Verlagerung des Kerns 12¹¹ kann Gleichung 3 wie folgt geschrieben werden:

(N-N ) - (N+N ) ₁₂ ο Ν

5) 6° = Are tg tg ψ- = Arc tg - gä t_g6o°

Ähnliche Ausdrücke können für die entsprechenden Zustände des Kerns 12'' abgeleitet werden, wenn dieser um 2,54 mm (o,1 Zoll) Inkremente im LVPT 1'' axial nach rechts verlagert wird, wobei er aus einem Eingriff mit Windungen der ersten Primärwicklung 5¹¹ und in einen Eingriff mit zusätzlichen Windungen der zweiten Primärwicklung 6¹¹ kommt. Schließlich können dann neun Gleichungen mit zehn Unbekannten auf diese Weise abgeleitet werden. Eine zehnte Gleichung für alle zehn Unbekannten lautet wie folgt:

⁶> ^NA^+NB ⁺ ...^NI ^+NJ^=N

Die Gesamtzahl der Windungen N in jeder Hälfte einer jeden primären Spule 5¹¹, 6¹¹ kann jedoch empirisch ausgewählt werden, beispielsweise solange die Anzahl der Windungen bei den angewendeten Strompegeln schließlich ein erfaßbares Ausgangssignal in der Sekundärspule 7¹¹ erzeugt. Bei der bevorzugten Ausführungsform wurde der Wert von N zu 1.22o gewählt, das heißt es ist N = 1.22o. Mit der gleichen Anzahl von Unbekannten und diesbezüglichen Gleichungen können die Werte der Unbekannten somit in herkömmlicher Weise bestimmt werden. Die nachstehende Aufstellung

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zeigt die erhaltenen Werte für die Anzahl von Windungen in jedem Segment einer jeden Hälfte einer jeden der Primärwicklungen 5¹¹,

Nj = 74; N₁ = 76; N_H = 79; N_Q = 85; N_p = 93; N_E = 1o5; N_Q = 122; N_c = 148; N_B = 187; N_& = 251.

Wenn sich der Kern 12'' in seiner Nullposition befindet, kommen somit 1.22o Windungen einer jeden der Primärwicklungen 5¹¹, 6¹¹ hiermit in Eingriff. Mit anderen Worten werden 1.22o Windungen vom Kern 12'' geschnitten, so daß der durch diese entsprechenden Windungen fließende Strom einen magnetischen Fluß in dem Kern induziert. Wenn der Kern gemäß Figur 4 beispielsweise um 2o,32 mm (o,8 Zoll) nach rechts verlagert wird, befinden sich nur 438 Windungen der ersten Primärwicklung mit dem Kern in Eingriff, das heißt die Summe von N, und N , während 2.oo2 Windungen der zweiten Primärwicklung mit dem Kern in Eingriff kommen, das heißt (2N-438).

Um den oben beschriebenen unterteilten Aufbau der Primärwicklungen 5¹¹, 6¹¹ zu erhalten, wird ein abgestuftes Wicklungsschema bzw. -muster entwickelt, wie es allgemein in Figur 4 dargestellt ist. Bei diesem Schema sind eine oder mehrere Schichten von nebeneinander liegenden Umfangswindungen in einem ersten umfangsmässigen streifenähnlichen Bereich oder einer Stufe 22 gemäß Figur 4 um den hohlen Spulenkörper 1ο¹' gewickelt, wobei sich dieser Bereich bzw.diese Stufe von einer an die Sekundärspule 7¹¹ angrenzenden Stelle zum Zentrum der Primärspule 5¹¹ erstreckt. Ein zweiter streifenartiger Bereich 23, der unter radialer Verlagerung von dem Spulenkörper 1ο¹' an den ersten Bereich angrenzt, hat auch eine oder mehrere Schichten von nebeneinander liegendergewickelten Umfangswindungen, die gemäß der Darstellung bei dem I-ten radialen Segment beginnen. Auf diese Weise werden alle abgestuften Bereiche 22 bis 31 gewickelt, so daß jede axiale Hälfte; einer jeden Primärwicklung ein abgestuftes Profil hat, und die gesamte Primärspule hat gemäß der Darstellung ein allgemein U-förmiges Querschnittsprofil. Die Anzahl und der Abstand der Windungen in jedem Stufenbereich werden so gewählt, daß schließlich

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- 3ο -

die Anzahl der Windungen in jedem, radialen Segment der obigen Aufstellung entspricht. Die Art, in der jede Windung in einer gegebenen Primärspule einer anderen Windung folgt, oder mit anderen Worten, wie die Windungen gewickelt sind, ist unkritisch, solange die Wicklung für einen in einer Richtung erfolgenden Stromfluß durch die Windungen der Primärspule um die Achse des Meßwertwandlers sorgt.

Es ist nunmehr klar, daß bei einer Bewegung des Kerns 12'^f in dem LVPT 1¹¹ aus Figur 4 um 2,54 mm (o,1 Zoll) Inkremente sich die Phase des Ausgangssignals um 6 Grad Inkremente ändert. Darüberhinaus ändert sich die Phase des Ausgangssignals in entsprechender Weise auch an den verschiedenen Positionen des Kerns in dem LVPT, wobei diese Positionen von den spezifischen Enden bzw. Grenzen der Inkrementstellen abweichen. Eine solche Veränderung ist jedoch bei der in Figur 4 dargestellten zehnstufigen Konfiguration von streifenähnlichen Bereichen der Primärspulen bzw. -Wicklungen 5¹¹, 6¹¹ nicht direkt bzw. genau linear.

Um eine linearere genaue Phasenveränderung in bezug auf die Kernverlagerung zu erhalten, können die oben beschriebenen Techniken für kleinere Verlagerungsinkremente wiederholt werden. Alternativ kann eine herkömmliche Kurvenanpassungstechnik angewendet werden, um eine graphische Lösung für die obige Gleichung 3 unter Verwendung der Daten der obigen Aufstellung zu bilden. Eine solche Kurvenanpassungstechnik wurde zum Erzielen der in Figur 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform des LVPT 1 angewendet. Somit enthält die Primärspule 5 sechs kontinuierliche bzw. durchgehende streifenähnliche Schichten, die allgemein mit 32 bezeichnet sind, wobei die Kombination dieser Schichten analog zu dem Bereich 22 und seinem Spiegelbild in dem LVPT 1'· aus Figur 4 ist und wobei jede Schicht vorzugsweise 25o Windungen enthält, die in dem dargestellten ausgerichteten Muster bzw. Schema angeordnet sind. Die rechte Hälfte der Primärspule 5 enthält auch zwanzig diskontinuierliche streifenähnliche Bereiche, die allgemein mit der Hinweiszahl 33 bezeichnet sind und die jeweils die folgende Anzahl von in dem dargestellten Schema angeordneten Win-

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_ 51 _

düngen haben: 93, 75, 63, 52, 43, 35, 32, 33, 23, 13, 13, 11, 1o, 9, 8, 7, 6, 5, 4 und 3.

Die linke Hälfte der Primärspule 5 enthält einen übereinstimmenden Aufbau von diskontinuierlichen streifenähnlichen Bereichen, und die Primärspule 6 ist in übereinstimmender Weise gewickelt. Ferner enthält die Sekundärspule 7 des LVPT 1 vorzugsweise etwa dieselbe Anzahl von Windungen, wie sie in einer der zwei Primärspulen vorhanden sind. Deshalb liegt die Amplitude des Ausgangssignals etwa in derselben Größenordnung wie eines der beiden Erregungs- bzw. Ansteuerungssignale. Es wurde festgestellt, daß ein in der gemäß Figur 1 dargestellten und oben beschriebenen Weise aufgebauter LVPT im Zusammenhang mit dem Phasenwinkel des Ausgangssignals zu einem hohen Grad an Linearität bezüglich der Position des Kerns 12 führt.

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen LVPT, der zu einer relativ großen Linearität und Auflösung führt, wobei die vorstehenden Beziehungen bzw. Annahmen gemacht wurden. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß eine oder mehrere dieser Annahmen mit dem Ergebnis verneint werden können, daß die Phase des Ausgangssignals nicht in linearer Weise der Position des Kerns 12 entspricht; nichtsdestoweniger kann das Ausgangssignal in anderer Weise demoduliert und/oder geeicht werden, um eine verwendbare Ausgangsinformation zu bilden, die die Kernposition entweder direkt als eine nichtlineare Veränderung oder indirekt als ein modifiziertes, sich linear veränderndes Signal angibt.

Unter Bezugnahme auf Figur 3A ist darauf hinzuweisen, daß die dort schematisch dargestellte bevorzugte elektrische Schaltung nur eine Form einer Ansteuerungsschaltung 3 zum Erregen bzw. Ansteuern der zwei Primärspulen 5, 6 des LVPT 1 und einer Demodulatorschaltung 4 zum Analysieren der Phase des Ausgangssignals ist, wobei diese Analyse in Form eines Vergleichs mit der Phase eines Referenzsignals durchgeführt wird. Es können auch andere Arten von elektrischen Schaltungen in äquivalenter Weise mit dem

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LVPT 1 benutzt dessen Auscia

■■-'-■•rden ,
— ■: '.-mal ■

zu irregen bzw, anzusteuern und

Grundsätzlich . ^;:iält de-- :.n r.i.n;:r 3A aargestellte Ansteuerungsschaltungsteil 3 der Scha'....-ung 2 einen toechselstromsignal- oder Frequenzgenerat. :· 4o, d-~r eir. /Taohselstron-Eingangssignal mit einer Grundf requ>.-nz eri.:e^T;rr. :.r.;c ler mit. einem herkömmlichen Taktoszillator 41 a.:-;etrleber; oder synchronisiert werden kann, welcher beispielsweise cine .-.-.ontiniiierliche Folge von Taktimpulsen erzeugt; ferner enthält, der Schaltungsteil 3 einen Phasenspalter 42, mit dem das Eingangssignal in ein Referenzsignal und zwei Erregungs- bzw. Ansteuerunqssignale unterteilt wird, die dieselbe Grundfrequenz und aber verschiedene Phasenlagen haben; und schließlich enthält der Schaltungsteil 3 eine Signalaufbereitungsschaltung 43, wie Filter und/oder Verstärker, zum Formen und/oder Verstärken der entsprechenden Erregungs- bzw. Ansteuerungssignale zu der erwünschten Form zum Erregen bzw. Ansteuern der entsprechenden Primärspulen des LVPT 1. Der Ausgangsschaltungsteil 4 enthält eine Signalaufbereitungsschaltung 44, der das phasenmodulierte Ausgangssignal von der Sekundärspule des LVPT 1 zu einer passenden Form, wie einer Rechteckwelle, formt und/oder verstärkt; ferner enthält der Schaltungsteil 4 einen digitalen Phasendetektor 45, der in einer noch näher zu beschreibenden Weise das aufbereitete phasenmodulierte Eingangssignal mit dem Referenzeingangssignal vergleicht und ein für diesen Vergleichsvorgang und somit für die Kernverlagerung in dem LVPT 1 bezeichnendes digitales Ausgangssignal erzeugt. Vorzugsweise empfängt der digitale Phasendetektor 45 die Impulsfolge von dem Taktoszillator 41, um periodisch entsprechende Stöße bzw. Gruppen dieser Impulse zu einer Leitung 46 zu leiten, wobei die Anzahl der Impulse in jedem Stoß bzw. jeder Gruppe für die Phasendifferenz zwischen dem konditionierten phasenmodulierten Signal und dem Referenzsignal bezeichnend ist. Dementsprechend befinden sich diese Impulsstöße in Form serieller Digitaldaten, die in propor tionaler Weise die KernVerlagerung des LVPT darstellen. Darüber- hinaus kann der Ausgangsschaltungsteil 4 auch einen Serien/Paral- lel-Umsetzer 47 enthalten, der die seriellen Digitaldaten in pa-

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ϊ 8 01 2 Ü 3

rallele Digitaldaten umsetzt, ;cie in rrsrrera fci::.£l^2 'Zahlen, binärkodierte Dezimal zahlen usw,, 7"eloLe für Sie If.rrr Kernverlagerung proportional bezeichnend sind.

Die in Figur 3B detaillierter dargestellte elektrische Schaltung 2 enthält einen Taktoszillator 41, der beispiel-rveise ein Kristalloszillator vom Modell Nr. CO-236 sein kann, oar von der Yectron Laboratories, Inc., Norwalk, Connecticut, hergestellt wird und ein 1,2 Megahertz Rechteckwelien-Teiktsic-nal am Taktausgang 51 erzeugt. Der Oszillator 41 und die anderen Teile der elektrischen Schaltung 2 werden gewöhnlich von einer nicht dargestellten herkömmlichen Gleichspannungsqueile gespeist, die an passende Versorgungsanschlüsse angekoppelt ist« Die Ansteuerungsschaltung 3 enthält eine durch 5oo teilende gewöhnliche Frequenzteilerkomponente 52 des Wechselstrom-Frequenzgeaerators 4o, und diese Teilerkomponente reduziert das Taktsignal auf ein 2,4 Kilohertz Signal, welches über eine Leitung 53 sum rakteingang einer ersten Stufe 54a einer dreistufigen JK Flipflopsohaltungsanordnung 55 geleitet wird, die den Phasenspalter 42 bildet. Jede der Stufen 54a, 54b, 54c des JK Flipflops 55 ist so angekoppelt, daß in Abhängigkeit von dem 2,4 Kilohertz Eingangssignal an der Leitung 53 das JK Flipflop dieses Eingangssignal digital spaltet, um ein elektrisches 4oo Hertz Rechteckwellen-Refarenzsignal an einer Referenzleitung 56 und die ersten sowie zweiten 4oo Hertz Rechteckwellen-Ansteuerungs- bzw. -Erregungssignsie an Ansteuerung sleitungen 57, 58 zu erzeugen. Darüberhinaus erzeugt das JK Flipflop 55 die Ansteuerungssignale in der Weise, daß diese einen Phasenunterschied von 12o Grad haben, wobei das erste Ansteuerungssignal dem.elektrischen Referenzsignal um 6o Grad voreilt, während d~5 zweite Ansteuerungssignal dem elektrischen Referenzsignal um 6o Grad nacheilt.

Die Ansteuerungsschaltung 3 kann als Signs.iauf::areitungsschaltung 43 auch ein Paar herkömmlicher Filter 6o_f 51 enthalten, die die entsprechenden Rechteckwellen-Ansteu-. rung.?sign:-·.ie in entsprechende Sinuswellen anwandeln, welche bei :2_f -;."■ de:;restellt sind and bei denen noch cLle relativen Phrsear H-rielv..·.-".-.-·-·"- reibehalten sind.

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Fuiner kann die Ans t-iuerv-'-^fciic'ialtunc- 3 ein Paar von herkömmli- \ chen Verstärkern 64, 65 enthalten, welche die entsprechenden An- \ st'juerungssignale über Anr.riebs- bzv:. Ansteuerungsleitungen 66, 6 7 zu den entsprechenden Priinärspulerj 5, 6 des LVPT 1 leiten. Jeder der Verstärker 64, 6i ist vorzugsweise vom Konstantstromtyp, so daß die Amplitude und natürlich die Phase eines jeden hiervon abgegebenen Ansteuerungssignals im wesentlichen konstant bleibt, und zwar unabhängig von einer Änderung der effektiven Impedanz der Primärspulen 5, 6.

Das von der Sekundärspule 7 des LVPT 1 erzeugte phasenmodulierte Ausgangssignal gelangt über Ausgangsleitungen 7o, 71 zur Demodulatorschaltung 4. Wenn die Erregung bzw. Ansteuerung nicht sinusförmig ist, kann ein herkömmliches Filter in der Leitung 7o erforderlich sein. Die Demodulatorschaltung ist tatsächlich eine Phasendetektorschaltung 45, welche die Phase des phasenmodulierten Ausgangssignals erfaßt, und zwar vorzugsweise durch Vergleichen der Phase des Ausgangssignals mit der Phase des elektrischen Referenzsignals an der Referenzleitung 56. Dementsprechend hat der Demodulatorteil an seinem Eingang eine Signalaufbereitung-Begrenzerschaltung bzw. Rechteckschaltung 72, die einen Eingangswiderstand 73, ein Paar von einander entgegengesetzt gepolten Dioden 74, 75 und einen Verstärker 76 mit einer relativ großen Eingangsimpedanz aufweist. Hierdurch wird das phasenmodulierte sinusförmige Ausgangssignal von der Sekundärspule 7 in ein phasenmoduliertes Rechteckwellensignal an einer Leitung 77 umgewandelt. Das Rechteckwellensignal wird einer Logikschaltung 8o zugeleitet, die teilweise als ein Nulldurchgang- oder Relativphasendetektor arbeitet.

Die Demodulatorschaltung enthält auch einen herkömmlichen elektronischen Zähler 81, der so arbeitet, daß er serielle Digitaldaten in parallele Digitaldaten umsetzt. Bei der bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um einen 12 Bit Aufwärts/Abwärts-Binärzähler, der eine Vielzahl von Vorspannung-Eingabekreisen 82 zum Einführen einer Verlagerungsinformation in den Zähler enthält Jeder Eingabekreis 82 hat einen Schalter 83, der wahlweise ge- - 35 -

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schlossen werden kann, rj\\ :-v"ri icv.-v.VV-,:; - -^."v/>v--.r:..: " .v; *-a- *.:-_c." ϊ lativen Masse- b£W. Erdn::?ci-:.;;^; - -\ :::z; ^:::^ ; r.i:.:^..-^ -'uillci .0?- ]

, kannten Potentials her2;.s~eV.i^_; ■"■-=·".-?:; ::-.„' " ^aIuI;'-: ?.·- ;1:λ ^-v- j ...... j Yorspannung-Eingabekrei,ser; :-:, -';_.■· λ::'.: ί.ν;. :ri::\i/ -b :':.:Lr. iv-r.r beispielsweise Io Bit auf Viii venae:: .oir-S.'.'cyiiil tar, .'.:/:.;;'> ooblieien j des Schalters 83 in einem ΰΐο: ^or-il-Ävi->s evliält ü-,,_; j--/.^i 1:1..je j Bit aufgrund des Masseanschlusses ί4 :^,::,~ιι -~i,:isr Ic:;.^; :.-;·'"en liull entsprechenden Signalpegel, 7-uroh S:i£:>?■:; Ι^λ 3-Az.lr.-yj:< -^Tircl aa^ !Bit zu einem logischen 1 Signal belsoiil;;^'■-:,■>?: ^vLt hinein reinti*/ j positiven Spannungspegel,

j In der hier benutzten Bedeutung s~i~.lt iin ljgiscfci~;^; O signal eine Verbindung zu einer Quelle relai.lT-ar- Ma^sepcteiy-ials äar^ während ein logisches 1 Signal eine Verbindung zu eimern relativ positiven Potential darstellt, Wenn es jaäct^.: erwürg:ύιζ ist, können auch andere logische Verhältnisse berätst weraen, was dem Fachmann klar ist.

In Abhängigkeit von der jeweiligen Sinsteilung der Vorspannung- Eingabekreise 82 kann eine vorbestimmte binäre Verlagerangszahl (off-set number) immer dann in den Zähler 81 eingegeben werden, wenn die Vorderflanke eines positiven Ladesignals an einer Ladeleitung 85 zum Ladeeingang 86 des Zählers gelangt, wodurch dieser sofort dazu veranlaßt wird, einen für die genannte Zahl bezeichnenden Zählpegel bzw. -wert anzunehmen. Am Ausgang 87 des Zählers 81 wird an dessen Ausgangsleitungen 88 somit ein 12 Bit Binärsystem-Ausgangssignal erzeugt, das eine binäre Zählausgangsgröße wiedergibt, welche für die Verlagerungs- bzw. Versetzungszahl bezeichnend ist. Der Zähler 81 kann beispielsweise drei in Kaskade geschaltete 4 Bit Binärzähler-Mikroschaltungen, wie die von der RCA unter der Teile-Nr. CD 4o29 AE bezeichneten Schaltungen, oder ähnliche Glieder aufweisen, die vorzugsweise in einem Paralleltaktaufbau (parallel clocking arrangement) angeschlossen sind.

Der Zähler 81 enthält einen Takteingang 9o sum Empfangen von Taktimpulsstößen bzw. -gruppen von dem Ossiilator 41 über die

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Logikschaltung 80 und einen Aufwärts/Abwärts-Steuerungseingang 91, der bestimmt, ob der Zähler 81 von dem Verlagerungszahl-Zählwert ausgehend aufwärts oder abwärts zählt. Eine solche Aufwärts/Abwärts-Steuerung hängt von der relativen Polarität des elektrischen Referenzsignals ab, wenn die Taktimpulsstöße bzw. -gruppen zum Takteingang 9o geleitet werden.

Gemäß der Darstellung ist an den Zählerausgang 87 eine Nutzschaltung (utilization circuitry) 92 angekoppelt. Diese Schaltung kann Verriegelungs- bzw. Speicher- und Anzeigeschaltungen enthalten, um das Binärzahl-Systemausgangssignal vom Zähler 81 in wahrem binärem oder digtalem Format anzuzeigen. Die Schaltung 92 kann ferner eine Schaltung vom Steuerungstyp enthalten, um in Abhängigkeit von dem Systemausgangssignal und somit von der Position des Kerns 12 in dem LVPT 1 usw. eine Steuerungsfunktion zu bilden. Die Schaltung 92 ist vorzugsweise vom gesteuerten Typ, so daß sie nur das Systemausgangssignal vom. Zählerausgang 87 empfängt, wenn sie auch an einem Steuereingang 93 von der Logikschaltung 80 ein logisches 1 Datengültigkeitssignal empfängt.

Die Logikschaltung 80 enthält ein ünd-Tor I00, dessen zwei Eingänge entsprechend an die Referenzleitung 56 und die Leitung 77 angeschlossen sind, um das elektrische Referenzsignal und das phasenmodulierte Rechteckwellensignal zu empfangen. Der Ausgang des ünd-Tors I00 ist an den Ladeeingang 86 des Zählers 81 angekoppelt. Wenn beide Eingangssignal zum ünd-Tor I00 logische 1 Signale sind, wird ein logisches 1 Ausgangssignal erzeugt, dessen Vorderflanke den Zähler 81 zum Eingeben bzw. Aufnehmen der VerlaSf*rungs- bzw. Versetzungszahl von den Vorspannung-Eingabekreisen 82 veranlaßt.

Die Logikschaltung 80 enthält auch ein exklusives Oder-Tor 1o1_f dessen Eingänge ebenfalls an die Referenzleitung 56 und die Leitung 77 angekoppelt sind, um das elektrische Referenzsignal und das phasenmodulierte Rechteckwellensignal zu empfangen. Das exklusive Oder-Tor Ιοί erzeugt an einer Leitung 1o2 ein logisches

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1 Signal, wenn das elektrische Referenzsignal und das phasenmodulierte Rechteckwellensignal entgegengesetzte Polaritäten haben. Ein solches logisches 1 Signal wird nachfolgend als ein Phasen-Tor signal bezeichnet. Dieses befähigt in wirksamer Weise ein nachfolgend als ein Phasen-Tor bezeichnetes Und-Tor 1o3 zum Hindurchleiten eines Stoßes bzw. einer Gruppe von Taktimpulsen vom Oszillator 41 zum Takteingang 9o des Zählers 81, wodurch der Zähler zählwertmäßig vergrößert oder verkleinert wird, und zwar um eine von dem Phasen-Zählwert bestimmte Größe, das heißt entsprechend der Anzahl der in dem Stoß bzw. in der Gruppe von dem Phasen-Tor 1o3 hindurchgelassenen Taktimpulse. Der von dem Zähler 81 in einem binären Format erreichte Zählpegel erscheint am Zählerausgang 87 an den Leitungen 88 als das Systemausgangssignal, welches direkt für die Phase des phasenmodulierten Ausgangssignals und somit für die Position des Kerns 12 in dem LVPT 1 bezeichnend ist.

Ein NOR-Tor 1o4 erzeugt immer dann ein logisches 1 Signal an dem Steuereingang 93 der Nutzschaltung 92, wenn das elektrische Referenzsignal und das phasenmodulierte Rechteckwellensignal beide relative Null- oder negative Potentiale annehmen. Dies erfolgt nur dann, wenn zwei Bedingungen erfüllt sind, nämlich erstens, wenn eine vorbestimmte Binärzahl von den Vorspannung-Eingabekreisen in den Zähler 81 eingegeben worden ist, und zweitens, wenn eine Gültigkeitszählung einer Phasenzählung aufgetreten ist. Wenn die Referenz- und Ausgangssignale außerphasig sind, ist die Anzahl von Zählungen oder Impulsen in jedem Stoß bzw. in jeder Gruppe von Null verschieden. Wenn jedoch diese Signale gleichphasig sind, ist die Bedingung des exklusiven Oder-Tors 1o1 nicht erfüllt, und die Anzahl von Zählungen in dem Phasenzählungsstoß ist Null, das heißt der Phasenzählwert beträgt Null, und es wird ein Datengültigkeitssignal unmittelbar am Ende des logischen 1 Ladesignals vom Und-Tor 1oo erzeugt. Unmittelbar nach der Gültigkeitszählung einer von Null verschiedenen Phasenzählung oder einer Null-Phasenzählung durch den Zähler, beispielsweise unmittelbar nach der Beendigung eines passenden Phasentorsignals, wie es noch näher erläutert wird, wird ein sol-

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ches logisches 1 Datengültigkeitssignal von dem NOR-Tor 1o4 erzeugt. Ein solches Datengültigkeitssignal erregt oder öffnet die Nutzschaltung 92 zwecks Aufnahme des binären Systemausgangssignals an den Ausgangsleitungen 88 des Zählers 81.

Es wird nunmehr der Betrieb des LVPT 1 und der elektrischen Schaltung 2 aus Figur 3 beschrieben, wobei angenommen wird, daß sich der Kern 12 in seiner Nullposition und gleichmäßig zwischen den zwei Primärspulen 5, 6 zentriert befindet. Die Phase des phasenmodulierten Ausgangssignals an den Ausgangsleitungen 7o, 71 von der Sekundärspule 7 und insbesondere die Phase des phasenmodulierten Rechteckwellensignals an der Leitung 77 entsprechen exakt der Phase des elektrischen Referenzsignals an der Referenzleitung 56. Der Wert der mit den Schaltern 83 in den Vorspannung-Eingabekreisen 82 eingestellten Verlagerungszahl kann auf einen digitalen Wert beispielsweise von 25o eingestellt werden. Wie es aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich wird, handelt es sich hierbei um den digitalen Wert des Systemausgangssignals an den Ausgangsleitungen 88, der vorliegt, wenn sich der Kern 12 in der Nullposition befindet. Die binäre Zahl 00IIIII0I0 stellt den digitalen Wert von 25o dar; für jede Null oder Eins in der binären Zahl wird ein entsprechender Schalter 83 geschlossen oder geöffnet.

Wenn das elektrische Referenzsignal und das phasenmodulierte Rechteckwellensignal positiv sind, ist die Bedingung des Ünd-Tors I00 erfüllt, und die Verlagerungszahl wird von den Schaltern 83 in den Zähler 81 eingegeben. Jedoch ist die Bedingung des exklusiven Oder-Tors Ιοί niemals erfüllt, da das elektrische Referenzsignal und das phasenmodulierte Rechteckwellensignal exakt gleichphasig sind; deshalb wird kein Phasen-Torsignal erzeugt, und der Zähler 81 wird von dem eingegebenen Verlagerungszahl-Zählwertpegel ausgehend zählwertmäßig nicht vergrößert oder verkleinert. Wenn das elektrische Referenzsignal und das phasenmodulierte Rechteckwellensignal logische Nullpegel annehmen, ist die Bedingung des NOR-Tors 1o4 erfüllt, wobei ein Datengültigkeitssignal gebildet wird, welches die Nutzschaltung 92 öffnet, um das System-

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ausgangssignal an den Ausgangsleitungen 88 zu empfangen. Da der Zähler 81 zählwertmäßig nicht vergrößert oder vermindert wurde, entspricht das Systemausgangssignal derselben Binärzahl, die ursprünglich in den Zähler 81 eingegeben wurde; somit zeigt der als das Systemausgangssignal erzeugte Verlagerungszahlwert eine Nullposition des Kerns an, und durch Umstellen der Schalter kann dieser Wert geändert werden. Dieser Betrieb wird solange zyklisch wiederholt, wie der Kern 12 in der Nullposition im LVPT 1 verbleibt. Ein ähnlicher Betrieb tritt auf, wenn sich der Kern 12" des LVPT 1' ebenfalls in seiner entsprechenden Nullposition relativ zu den Primärwicklungen 5¹, 6¹ aus Figur 2 befindet.

Es wird nunmehr ein anderes Betriebsbeispiel des LVPT 1 und der elektrischen Schaltung 2 beschrieben, wobei angenommen wird, daß der Kern 12 relativ zu den in den Figuren 2 und 3 dargestellten Nullpositionen nach links verlagert ist, und zwar um beispielsweise 7,62 mm (o,3 Zoll), so daß die Phase des Ausgangssignals und somit des phasenmodulierten Rechteckwellensignals dem Referenzsignal um 18 Grad voreilt. Ferner werden die vorstehenden Kriterien angenommen. Das elektrische Referenzsignal ist bei in Figur 5A dargestellt und hat relativ positive (logische 1) und negative (logische o) Teile. Das phasenmodulierte Rechteckwellensignal, welches an der Leitung 77 der elektrischen Schaltung 2 auftritt, ist in der graphischen Darstellung aus Figur 5B bei 111 dargestellt. Dieses Signal hat ebenfalls relativ positive (logische 1) und negative (logische o) Teile. Die Phasendifferenz zwischen dem elektrischen Referenzsignal und dem phasenmodulierten Rechteckwellensignal ist bei 112 dargestellt. Demnach eilt das phasenmodulierte Rechteckwellensignal dem elektrischen Referenzsignal um 18 Grad voraus.

In der graphischen Darstellung aus Figur 5C ist das Ladesignal von dem ünd-Tor 1oo bei 113 dargestellt, und dieses Signal hat relativ positive (logische 1) und negative (logische o) Teile. Die logischen 1 Teile treten natürlich immer dann auf, wenn das elektrische Referenzsignal und das phasenmodulierte Rechteckwellensignal beide relativ positiv sind. Immer wenn das Ladesignal

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113 einen logischen 1 Pegel annimmt, wird die Verlagerungszahl von den Vorspannung-Eingabekreisen 82 in den Zähler 81 eingegeben Zum Zeitpunkt t₁ fällt das phasenmodulierte Rechteckwellensignal 111 auf einen logischen Nullpegel, während das elektrische Referenzsignal 11o bei einem logischen 1 Pegel verbleibt; deshalb ist die Bedingung des exklusiven Oder-Tors 1o1 erfüllt, um hierdurch gemäß Figur 5E ein logisches 1 Phasen-Torsignal 114 zu erzeugen. Das Phasen-Torsignal 114 verschwindet zum Zeitpunkt t₂, wenn das elektrische Referenzsignal 11o auf einen logischen Nullpegel fällt, wonach die Bedingung des exklusiven Oder-Tors 1o1 nicht mehr erfüllt ist. Zwischen den Zeiten t.. und t₂r wenn das Phasen-Tor signal 114 erzeugt wird, wird die Phasenzählung, das heißt ein Stoß bzw. eine Gruppe der bei 115 in Figur 5F allgemein dargestellten Takimpulssignale^vom Oszillator 41 zum Takteingang 9o des Zählers 81 geleitet.

Soweit die Phasentrennung bzw. -verschiebung zwischen dem phasenmodulierten Rechteckwellensignal 111 und dem elektrischen Referenzsignal 11o 18 Grad beträgt, entspricht die Anzahl von Impulsen pro Stoß bzw. Gruppe der Phasenzählung einem Wert von 18 Grad geteilt durch 36o Grad mal 3ooo Zählungen oder Taktimpulsen, was der Anzahl von Taktimpulsen in einer 4oo Hertz Periode und 15o Impulsen pro Stoß bzw. Gruppe entspricht. Da ferner während des Erzeugens des Phasen-Torsignals 114 das elektrische Referenzsignal 11o positiv ist, erfolgt ein Weiterzählen im Zähler durch den Phasen-Zählwert von 15o, das heißt der Zähler zählt von dem Vorspannung-Verlagerungszählpegel von beispielsweise 25o bis zu einem Wert von 4oo aufwärts. Dieser Zählwert von 4oo wird an den Ausgangsleitungen 88 in einem binären Format gebildet. Der tatsächliche Inhalt oder Zählpegel des Zählers 81 in seinem nicht zählenden Zustand ist in den Blöcken aus Figur 5G dargestellt. Somit befindet sich der Zähler 81 zwischen den Zeiten t und t₁ auf dem Vorgabezählpegel von 25o, und nach dem Zählen der Phasenzählung von 15o Impulsen hat der Zähler zwischen den Zeiten t₂ und to einen Wert von 4oo. Zum Zeitpunkt t«, wenn das elektrische Referenzsignal 11o unter Beendigung der Phasenzählung einen logischen Nullzustand annimmt, ist die Bedingung des NOR-Tors 1o4 er-

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füllt, so daß ein in Figur 5D dargestelltes Datengültigkeitssignal 116 erzeugt und das Systemausgangssignal an den Ausgangsleitungen 88 des Zählers 81 in die Nutzschaltung 92 eingegeben oder in anderer Weise abgeleitet wird.

Zum Zeitpunkt t₃ aus den Figuren 5A-5G wird das phasenmodulierte Rechteckwellensignal 111 an der Leitung 77 wiederum zu einem logischen 1 Signal, während das elektrische Referenzsignal relativ negativ bleibt, wodurch die Bedingung des exklusiven Oder-Tors 1o1 erfüllt wird, welches dann ein Hindurchleiten eines weiteren Stoßes bzw. einer anderen Gruppe von Taktimpulsen zum Takteingang 9o des Zählers 81 ermöglicht. In diesem Fall würde dann der Zähler 81 von dem zuvor erreichten Zählwertpegel von 4oo in einer Abwärtsrichtung zählen, da sich das elektrische Referenzsignal dann auf einem relativ negativen Pegel befindet. Eine solche Abwärtszählung ist jedoch unwesentlich, da danach kein Datengültigkeitssignal auftritt; zum Zeitpunkt t₄ wird das elektrische Referenzsignal wiederum positiv, so daß die Bedingung des Und-Tors 1oo erfüllt und hierdurch die Verlagerungszahl in den Vorspannung-Eingabeschaltungen 82 wiederum in den Zähler 81 eingegeben werden. Eine solche Betriebsweise erfolgt laufend, wenn der Kern 12 in der angegebenen Position verbleibt, bei der er aus seiner Nullposition um 7,62 mm (o,3 Zoll) nach links verlagert ist.

Eine ähnliche Betriebsweise des LVPT 1 und der elektrischen Schaltung 2 tritt auf, wenn sich der Kern 12 aus der Nullposition nach rechts bewegt, so daß die Phase des phasenmodulierten Ausgangssignals an den Ausgangsleitungen 7o, 71 und des phasenmodulierten Rechteckwellensignals an der Leitung 77 dem elektrischen Referenzsiqnal nacheilt. In diesem Fall wird die Verlagerungsbzw. Verseczungszahl in den Zähler 81 eingegeben, wenn das elektrische Referenzsignal und das phasenmodulierte Rechteckwellensignal beide relativ positiv sind. Das positive Phasen-Torsignal wird jedoch erzeugt, wenn das elektrische Referenzsignal negativ wird, während das phasenmodulierte Rechteckwellensignal positiv bleibt. Da ferner das elektrische Referenzsignal negativ ist, wenn das Phasen-Torsignal erzeugt wird und die Phasenzählung zum

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Zähler 81 geleitet wird, wird dieser durch die Phasenzählung zählwertmäßig vermindert bzw. in Abwärtsrichtung gezählt. Am Ende des Phasen-Torsignals, wenn das phasenmodulierte Rechteckwellensignal negativ wird, wird das Datengültigkeitssignal erzeugt, so daß die Nutzschaltung 92 das Systemausgangssignal als den mit dem Zähler 81 erzielten abwärts gezählten Zählpegel empfängt. Ein ähnlicher zyklischer Betrieb des LVPT 1 und der elektrischen Schaltung 2 tritt auf, solange das phasenmodulierte Ausgangssignal dem elektrischen Referenzsignal nacheilt.

Gemäß den obigen Ausführungen erzeugt der erfindungsgemäße LVPT 1 ein phasenmoduliertes Aus gangs signal, das fü:qüie Position des Kerns 12 direkt bezeichnend ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Kern 12 in bezug auf die Primärwicklungen und die Sekundärwicklung des LVPT 1 beweglich bzw. verschiebbar; es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß es auch möglich ist, den Kern selbst fest anzuordnen und die Spulen des LVPT 1 in bezug auf den Kern beweglich bzw. verschiebbar zu machen. Die elektrische Schaltung 2 enthält einen Ansteuerungsschaltungsteil 3, der den LVPT 1 mit entsprechenden Erregungs- bzw. AnsteuerungsSignalen / die eine von null Grad oder 18o Grad abweichende Phasenverschiebung haben, und der auch ein elektrisches Referenzsignal erzeugt. Die elektrische Schaltung 2 enthält ferner einen Demodulatorschaltungsteil 4, welcher die Phase des phasenmodulierten Ausgangssignals, in bezug auf die Phase des elektrischen Referenzsignals analysiert. Das endgültige Systemausgangssignal des Systems wird in einem digitalen Format, vorzugsweise in einer binären Zahlendarstellung, gebildet und kann direkt einem Rechner, einer anderen Steuerungsschaltung, Anzeigemitteln usw. eingegeben bzw. von diesen Gliedern verarbeitet werden. Es ist auch klar, daß der gemessene Parameter des von der Sekundärspule des LVPT 1 erzeugten phasenmodulierten Ausgangssignals dessen Phase in Form eines Zeitbasissignals ist, ohne daß eine kritische Abhängigkeit von der Amplitude des Ausgangssignals besteht, solange die Amplitude für Erfassungszwecke ausreichend ist. +) versorgt

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L e e rs e

i te

Claims (1)

1. Patentansprüche

   I Meßwertwandler zum Umsetzen einer Verschiebungs- bzw. Verlagerungs- in eine Phasengröße, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Primärmitteln (5, 6), die in Abhängigkeit von einer Wechselstromerregung bzw. -ansteuerung mit verschiedenen entsprechenden Phasen magnetische Wechseiflüsse erzeugen, die eine von null Grad oder 18o Grad abweichende Phasenverschiebung haben, durch Kombinationsmittel (12} sura Zusammenfassen der verschiedenen Flüsse zum Erzeugen eines resultierenden Ausgangs- j flusses, dessen Phase von den Phasen der verschiedenen Flüsse ι und den Relativpositionen der KoisbinationsiEittel {12} sowie ! der Primärmittel (5, 6} abhänc't, wobei die Priniärmittei (5, β; und die Kombinationsmittel {".2} relativ zueinander bewegbar sind, und durch Ausgangsmitte 1 J) zum Erzeucjan eines ausgangsseitigen elektrischen Wechselstromsignsls, dessen Phase der Phase des Ausgangsfiusse? entspricht, wobei die PriKiärmittel (5, 6) entsprechende elektromagnetische Primärspulen aufweisen ! die jeweils so gewickelt sind.· daß sich die Phase des Ausgangsflusses etwa linear ic.Lt. der relativen linearen Verlagerung bzw. Verschiebung der IiombinationsHtii^sl ''i2} sowis dsi Primär spulen (5, 6} verändern..

   12. Wandler nach Anspruch 1,- dadurch cekennseiolnetr dsii die Eoaibinationsmittei einen raagnet±ac:a persieablen 'Terr. '/12I av.f-

   I weisen, I

   3. Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern

   ORIQJNAL INSPECTED

   (12) in bezug auf die Primärmittel (5, 6) bewegbar bzw. verschiebbar ist und daß ferner Mittel (13) zum Ankoppeln des
   Kerns (12) an ein bewegliches äußeres Glied (14) vorhanden
   sind, wodurch die Phase des Ausgangsflusses und die Phase des elektrischen Wechselstrom-Ausgangssignals für die Position
   des äußeren Gliedes (14) bezeichnend sind.

   4. Wandler insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärmittel ein Paar von elektromagnetischen Primärspulen (5, 6) und die Ausgangsmittel eine elektromagnetische
   Sekundärspule (7) aufweisen.

   5. Wandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (5, 6, 7) umfangsmäßig gewickelt sind und daß die Kombinationsmittel einen magnetisch permeablen Kern (12) aufweisen, der in einem von den Spulen (5, 6, 7) umgebenen Volumen
   bzw. Raum (11) linear bewegbar ist.

   6. Wandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet/ daß der Kerr. (12) und die elektromagnetische Sekundärspule (7) eine solche gegenseitige Beziehung haben, daß die Anzahl der von dem Kern (12) geschnittenen Windungen der Sekundärspule (7) während
   des Betriebsvorgangs des Kanälers (1) konstant bleibt.

   7. Wandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
   elektromagnetische Sekundärspule [T₁ axial zwischen den elektromagnetischen Primärspulen (5, 6} angeordnet ist.

   8. Wandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
   elektromagnetische Sekundärspule (T) zwischen den elektromagnetischen Priiuärspulen (5_f 6) und dem Volumen bzw. Raum (11)
   angeordner ist,

   9. Wandler nach Anspruch 3 _■ rskennziL^ne·:: :,urch Mittel )1o.< z-arx körperlichen Trennen des r.acaeris:-;: peri^sahien Kerns '.12) von den Spulen [S₁ 6, 7),

   80982 2/062«

   10. Wandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (1ο) zum körperlichen Trennen zwischen dem Kern (12) und den Spulen (5, 6, 7) eine Fluiddruckbarriere bilden.

   11. Wandler insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Skundärspule (7) eine Windungsanzahl hat, die im wesentlichen der Windungsanzahl in jeder der elektromagnetischen Primärspulen (5, 6) entspricht.

   12. Wandler insbesondere nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch Mittel (3, 4o, 42, 43) zum Zuführen entsprechender Wechselstrom-Erregungs- bzw. -Ansteuerungssignale von etwa gleicher Größe und Wellenform, jedoch mit unterschiedlicher Phase, zu jeder der elektromagnetischen Primärspulen (5, 6).

   13. Wandler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlegungs- bzw. Zuführungsmittel (3, 4o, 42, 43) Erregungsbzw. Ansteuerungssignale mit einer Phasentrennung bzw. -verschiebung von etwa 12o Grad zuführen.

   14. Wandler nach Anspruch 12, ferner gekennzeichnet durch Detektormittel (4) zum Erfassen der Phasendifferenz zwischen der Phase des elektrischen Wechselstrom-Ausgangssignals und der Phase des elektrischen Wechselstrom-Referenzsignals, wodurch die Größe dieser Phasendifferenz für die relativen Positionen der Kombinationsmittel (12) und der Primärmittel (5, 6) bezeichnend ist.

   15. Wandler nach Anspruch 14, ferner gekennzeichnet durch Mittel

   (45) zum Umsetzen der Phasendifferenz in eine digitale Information .

   16. Wandler insbesondere nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch Mittel (3, 4o, 42, 43) zum Erzeugen einer Vielzahl von Wechselstrom-Erregungssignalen mit von null Grad oder 18o Grad abweichenden gegenseitigen Phasentrennungen bzw. -verschiebungen und durch Mittel (66, 67) zum Ankoppeln entspre-

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   chender Erregungssignale an die entsprechenden Primärmittel (5, 6).

   17. Wandler nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungsmittel (3, 4o, 42, 43) Konstantstrom-Verstärkermittel (2o, 64, 65) zum Erzeugen solcher Erregungssignale mit einander entsprechenden und im wesentlichen konstanten Amplituden aufweisen.

   18. Wandler nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungsmittel (3, 4o_f 42, 43) auch ein Wechselstrom-Referenzsignal erzeugen, dessen Phase von den entsprechenden Phasen der Erregungssignale abweicht.

   19. Wandler nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungsmittel (3, 4o, 42, 43) Flipflopmittel (55) zum Erzeugen solcher Erregungssignale mit einer Phasentrennung bzw. -verschiebung von etwa 12o Grad sowie eines Referenzsignals mit einer Phasentrennung bzw. -verschiebung von etwa 6o Grad gegenüber jeder der Phasen der ErregungsSignaIe, ferner einen TaktSignalgenerator (41) zum Erzeugen von TaktimpulsSignalen, außerdem Mittel zum Ankoppeln des TaktSignalgenerators (41) an die Flipflopmittel (55) zum Antreiben bzw. Ansteuern der letzteren und Phasen-Tormittel aufweisen, die an den Taktsignalgenerator (41) angekoppelt sind, um einen Ausgangsstoß bzw. eine Ausgangsgruppe von Taktimpulssignalen zuzuleiten, die für die Phasentrennung des elektrischen Wechselstrom-Ausgangssignals und des Referenzsignals bezeichnend sind.

   20. Wandler nach Anspruch 18, ferner gekennzeichnet durch Taktsignalerzeugungsmittel (41) zum Erzeugen von TaktimpulsSignalen, durch Zählermittel (81) zum Zählen von zugeführten Eingangssignalen und durch Abgabemittel (1o1, 1o3), die an die Zählermittel (81) als Eingangssignale eine Anzahl der Taktimpulssignale liefern, und zwar in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Phase des elektrischen Wechselstrom-Ausgangssignals und der Phase des Referenzsignals, wobei die Ab-

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   gabemittel (1o1, 1o3) Logikschaltungsmxttel aufweisen, die einen Stoß bzw. eine Gruppe von Taktimpulssignalen zu den Zählermitteln (81) leiten, wenn die Polarität des elektrischen Wechselstrom-Ausgangssignais und die Polarität des Referenzsignals unterschiedlich sind, wobei ferner Mittel (82, 83, 86, 1oo) zum Einstellen der Zählermittel (81) auf einen vorbestimmten Zählwertpegel vor dem Zuführen des Stoßes bzw. der Gruppe von Taktimpulssignalen und Gültigkeits- bzw. Öffnungsmittel (1o4)/die auf das Einstellen der Zählermittel (81) und das Beenden der Zuführung eines Taktimpulsstoßes zu den Zählermitteln (81) ansprechen, um ein Datengültigkeitssignal zu erzeugen, das für die Anwesenheit eines gültigen Zählpegel-Ausgangssignals von den Zählermitteln (81) bezeichnend ist. +) vorhanden sind

   21. Wandler nach Anspruch 18, ferner gekennzeichnet durch Taktsignalerzeugungsmittel (41) zum Erzeugen von TaktimpulsSignalen, durch Zählermittel (81) zum Zähler, von zn geführten Eingangssignalen und durch Äbgabemittel (Ic-I, 1c3) sum Abgeben bzw. Zuleiten einer von der Differenz swisclien der Phase des elektrischen Wechselstrom-Ausgangssignals inc.- der Phase des Referenzsignals abhängigen Ansah! der ^alitimvulss-ignale als Eingangssignale zu den Zähienaitteln iS\) _r ??3bei die Äbgabemittel (1o1, 1o3) LogikschaltungsKiittel auf jjsLs£·::.., die einen Stoß bzw. eine Gruppe von Taktimpulssignal se su. rlsn Zähler"

   mitteln (81) leiten, wenn eis PciaritSt des? elektrischen ■ ι " ^\

   ! Wechseistroixv-Ausgangssignals und die EcdarddKi άθ£ Rsferenn- \ \ signals unterschiedlich sind,- und diircü: iülddcrksd-smittel · (1o4) . die auf die Beendigung der E;^füL"iinc; eine;?; TaktiKip-cls- j Stoßes zu den Zählermittelr: ;81) einsprachen:- wrc ein Datengül- !

   ticrkeitssignal zu erzeugen, das fi".;.^; di* Ι^ϊ!?-^·5^:.£^-':. sines: jj

   ί gültigen Zählpegel-Ausgangssi-rnali Ten Ie:: ^?.l'.le:;..:.i.-cteln. ?c'., \

   ι bezeichnend ist. ■

   22. Wandler insbesondre naob Anspru.c::i 1o_;- dadnrch, vidsnnseiohnst,

   daß die Gültigkeit^- bzw. Frii-c-abe- oier Dfin^ngsBiittel sir. \ NOR-Tor (1o4) aufweisen,- welches das Dc.-isngültig.ⁱ;eitssignal

   809832/0624 BAD OR₁QINAL

   erzeugt, wenn die Polarität des elektrischen Wechselstrom-Ausgangs signals und die Polarität des Referenzsignals beide einen relativ logischen Nullpegel annehmen.

   23. Wandler insbesondere nach Anspruch 18, ferner gekennzeichnet durch Taktsignalerzeugungsmittel (41) zum Erzeugen von Taktimpulssignalen, durch Zählermittel (81) zum Zählen von zugeführten Eingangssignalen und durch Abgabemittel (1o1, 1o3) zum Zuführen einer von der Differenz zwischen der Phase des elektrischen Wechselstrom-Ausgangssignals und der Phase des Referenzsignals abhängigen Anzahl der Taktimpulssignale als Eingangssignale zu den Zählermitteln (81), wobei die Abgabemittel (1o1, 1o3) Logikschaltungsmittel aufweisen, die einen Stoß bzw. eine Gruppe von TaktimpulsSignalen zu den Zählermitteln (81) leiten, wenn die Polarität des elektrischen Wechselstrom-Ausgangssignals und die Polarität des Referenzsignals unterschiedlich sind, und wobei die Logikschaltungsmittel ünd-Tormittel (1o3) , die irr. durchgeschaiteten Zustand Taktimpulssignale durchlassen, und exklusive Oder-Tormittel (1o1) enthalten, die die ünd-Tormi-i:tel .1o3) ansteuern bzw. durchschalten, wenn die Polarität des elektrischen Wechselstrom-Ausgangssignals und die Polarität des Referenzsignals unterschiedlich sind.

   24. Wandler insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsmittel Mittel zurr Erz euren einer digitalen Ausgangsgröße enthalten_, welche für die relativen Positionen der Primärmittel (5, 6) und der Xorihlna-~ionsmii;wel '12} bezeichnend ist.

   25. Wandler insbesondere nach Ansprucr. \, dadurch gekennzeichnet . daß die Primärmittel ein Paar von elektromagnetischer: Primär- j spulen (5, 6), die Kombinaticnsir.it tsl s:.nen magnetisch permeablen Kern (12) und die Jiusganasr.iittel eine elektromagnet::.-

   ! sehe Sekundärspule i~: aufweisen, wöbe- ferner Mittel (66,- j

   67) zum Versorgen der elektrouiagnstischen Primärspulen (5, c] mit entsprechenden Wechselstrom-Srregunjssignalan bei kon-

   8Ö9332/0624

   stanten Strömen und im wesentlichen denselben Wellenformen vorhanden sind, wodurch die Frequenz des elektrischen Wechselstrom-Ausgangssignals derjenigen der Erregungssignale entspricht.

   26. Wandler nach Anspruch 25, ferner gekennzeichnet durch Mittel (3, 4o, 42, 43) zum Erzeugen eines Wechselstrom-Referenzsignals und durch Mittel (4) zum Erfassen der Phasendifferenz zwischen der Phase des elektrischen Wechselstrom-Ausgangssignals sowie der Phase des Referenzsignals, wodurch die Phasendifferenz für die relativen Positionen der elektromagnetischen Primärspulen (5, 6) und des Kerns (12) bezeichnend ist.

   27. Wandler nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (12) in einem von den Spulen (5, 6, 7) im wesentlichen umschriebenen Volumen bzw. Raum (11) linear bewegbar bzw. verschiebbar ist und daß der Kern (12) sowie die elektromagnetische Sekundärspule (7) eine solche gegenseitige Beziehung haben, daß der Kern (12) während des Betriebes des Wandlers (1) im wesentlichen dieselbe Anzahl von Windungen der elektromagnetischen Sekundärspule (7) schneidet.

   28. Wandler insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärspulen (5, 6) umfangsmäßig um eine gemeinsame Achse gewickelt sind, wobei die axiale Verteilung der Windungen einer jeden Primärspule (5, 6) nichtlinear ist, und daß die Kombinationsmittel einen magnetisch permeablen Kern (12) aufweisen, der in einem allgemein von den Primärspulen (5, 6) umschriebenen Volumen bzw. Raum (11) angeordnet und in bezug auf die Primärspulen (5, 6) linear bewegbar bzw. verschiebbar ist.

   29. Wandler nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlineare axiale Verteilung von Windungen proportional zu einer im wesentlichen linearen Lösung einer Arcustangens-Funktion ist.

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   30. Wandler nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärmittel zwei Primärspulen (5, 6) aufweisen und daß die Arcus tangens-Funktion

   ^N1 " ^N2 θ
   ⁰C ^{= Arc} ** ** 2

   lautet, wobei 0 die Phase des magnetisches Flusses in dem Kern (12), N₁ sowie N₂ entsprechend die Anzahl der Windungen der entsprechenden Primärspulen (5,6) , welche bei einer gegebenen Relativposition des Kerns (12) in bezug auf die Primärspulen (5, 6) mit dem Kern (12) ausgerichtet sind, und θ die Phasentrennung bzw. -verschiebung der entsprechenden Wechselstrom-Erregungen der Primärspulen (5, 6) sind.

   31. Wandler insbesondere nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Primärspulen (5, 6) im wesentlichen symmetrisch ist und zumindest eine vollständige Schicht (22; 32) von über die axiale Länge verteilten Wicklungswindungen sowie zumindest eine Teilschicht (23-31; 33) von Wicklungswindungen enthält.

   32. Wandler nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Schicht (23-31; 33) von Teilwicklungswindungen zwei unter gegenseitigem Abstand angeordnete Teile aufweist, zwischen denen ein offener Bereich an einer Stelle etwa in der Mitte der axialen Länge der Primärspule (5, 6) verbleibt.

   33. Wandler nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß jede Primärspule (5, 6) eine Vielzahl von vollständigen Schichten (22; 32) von Wicklungswindungen und eine Vielzahl von Teilschichten (23-31; 33) von Wicklungswindungen aufweist, wobei die Gesamtzahl von Windungen und somit die gesamte axiale Länge von zumindest zwei Teilschichten (23-31; 33) unterschiedlich sind.

   34. Wandler nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die

   Primärmittel zwei Primärspulen (5, 6) aufweisen und daß die

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   nichtlineare axiale Windungsverteilung proportional zu einer ungefähr linearen Lösung der Arcustangens-Funktion

   N₁-N₂
   0 = Are tg τ;— tg -^-

   ist, wobei 0 die Phase des Flusses in dem Kern (12), N₁ sowie N₂ entsprechend die Anzahl der Wicklungswindungen der entsprechenden Primärspulen (5, 6), die für eine gegebene Relativposition des Kerns (12) in bezug auf die Primärspulen (5, 6) mit dem Kern (12) ausgerichtet sind, und θ die Phasentrennung bzw. -verschiebung der entsprechenden Wechselstrom-Erregungen der Primärspulen (5, 6) sind.

   35. Verlagerung-Phasen-Meßwertwandler, insbesondere nach einem der Ansprüche 1-34, gekennzeichnet durch -sine Vielzahl von Primärmitteln (5, 6), die in Abhängigkeit von einer Wechselstromerregung bei unterschiedlichen entsprechenden Phasen magnetische Wechselflüsse erzeugen, welche sine von null Grad oder 18o Grad abweichende gegenseitige Phasenverschiebung haben, durch Kombinationsmittea (12) zura Zusammenfassen der | verschiedenen Flüsse, um einen AusgangsfIuZ zu erzeugen, dessen Phase von den Phasen der verschiedenen j'Iüsse und den Relativpositionen der Kombinatiansmittel {12} sowie der Primärmittel (5, 6} abhängt, wobei die Priirtärmir.;·-! :5. 6) und die Kombinationsmittel (12) relativ zueinander beweglich bzw, verschiebbar sind, und durcn Ausgangsinit^sl euei Erzeugen eines elektrischen Wechselsr.rom-Ausgangssiriig.Is mit. einer Phase, die der Phase des A*Jsc;angs.L^;liisses srr-sprioiit, wobei die Primärmittel (5,- 6} zumindest- ein Paar ~icn elektromagnetischen Primärspulen aufweisen, wobei die r^sgancsmittel (7) zumindest eine elektromagnetische Sekun&ärspirle aufweisen, wobei die Spulen (5, 6, 7) allgemein hei eine gemeinsame Achse gewickelt sind und wobei zumindest eine Sekundärspule (7) axial zwischen zumindest, eiivara Paar von Prrrui.rspulen (5, 6) angeordnet ist.

   - 1o -

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   - 1ο -

   36. Wandler nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinationsmittel einen in bezug auf die Spulen (5, 6, 7) bewegbaren magnetisch permeablen Kern (12) aufweisen.

   37. Wandler nach Anspruch 36, ferner gekennzeichnet durch Mittel (3, 4o, 42, 43) zum Zuführen von entsprechenden Wechselstrom-ErregungsSignalen von ungefähr gleicher Größe und Wellenform und aber mit unterschiedlicher Phasenlage zu jeder der Primärspulen (5, 6).

   38. WandlerSchaltung zum direkten Umwandeln einer Phaseninformation in eine digitale Information, gekennzeichnet durch Mittel (45) zum Erfassen der Phasentrennung bzw. -verschiebung zwischen einem phasenmodulierten Wechselstromsignal und einem Wechselstrom-Referenzsignal, durch Zählermittei (81) zum Zählen von Taktimpulssignalen während einer von der Phasentrennung bzw. -Verschiebung bestimmten Zeitperiode und durch Mittel zum Vorsehen des durch die Zählermittel (81) erreichten Zählpegels als digitales Ausgangssignal,

   39. Wandlerschaltung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählermittel (81) binäre Sählermittel aufweisen, die das digitale Ausgangssignal in binärem Format erzeugen.

   40. Wandlerschaltung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähiermittel (81) einen Aufwärts/Abwärts-Zähler und ferner Mittel (91) aufweisen, die die Zählrichtung des Zählers (81) in Abhängigkeit von der Polarität das Referenzsignals bestimmen.

   41. Wandlerschaltung nach Anspruch 38, ferner gekennzeichnet durci, Mittel (82, 83, 86, 1oo) zum Einsteilen der Zählermittel (81) vor dem Zählvorgang, wenr. die Polarität des phasenmodulierten Wechselstromsignals und die Polarität äer Referenzsignals gleich sind.

   42. Wandlerschaltung nach Anspruch 38, ferner gekennzeichnet durch

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   Taktsignalerzeugungsmittel (41) zum Erzeugen von Taktimpulssignalen und durch Logikschaltungsmittel (8o), die einen Stoß bzw. eine Gruppe von Taktimpulssignalen zu den Zählermitteln (81) leiten, wenn die Polarität des phasenmodulierten Wechselstromsignals und die Polarität des Referenzsignals unterschiedlich sind.

   43. Wandlerschaltung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltungsmittel (8o) Und-Tormittel (1o3), die beim Durchschalten Taktimpulssignale zu den Zählermitteln (81) leiten, und exklusive Oder-Tormittel (1o1) aufweisen, die die ünd-Tormittel (1o3) durchschaltend ansteuern, wenn die Polarität des phasenmodulierten Wechselstromsignals und die Polarität des Referenzsignals unterschiedlich sind.

   44. Wandlerschaltung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsmittel (4) Rechteckwellenerzeugungsmittel (44) aufweisen, die in Abhängigkeit von einem Empfang des phasenmodulierten Wechselstromsignals ein phasenmoduliertes Rechteckwellensignal erzeugen, und Logikschaltungsmittel (8o) enthalten, die die relativen Polaritäten des Referenzsignals sowie des phasenmodulierten Rechteckwellensignals und die diesbezügliche Phasentrennung bzw. -verschiebung vergleichen, um die Abgabe von TaktimpulsSignalen an die Zählermittel (81) zu steuern.

   45. Wandlerschaltung nach Anspruch 38, ferner gekennzeichnet durch Gültigkeitsmittel (1o4) zum Erzeugen eines Datengültigkeitssignals, welches für ein gültiges digitales Zählpegel-Ausgangssignal von den Zählermitteln (81) bezeichnend ist.

   46. Wandlerschaltung nach Anspruch 45, ferner gekennzeichnet durch Mittel (82, 83, 86, 1oo) zum Einstellen der Zählermittel (81) auf einen vorbestimmten Zählpegel vor dem Zählen der Taktimpulssignale, wenn die Polarität des phasenmodulierten Wechselstromsignals und die Polarität des Referenzsignals unterschiedlich sind, wobei die Gültigkeitsmittel Mittel (1o4)

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   aufweisen, die ein Datengültigkeitssignal erzeugen, nachdem die Zählermittel (81) eingestellt worden sind und das Zählen der Taktimpulssignale erfolgt ist.

   47. Wandlerschaltung nach Anspruch 46, ferner gekennzeichnet durch Nutzschaltungsmittel (92) zum Ausnutzen bzw. Anwenden des digitalen Ausgangssignals von den Zählermitteln (81) und durch Mittel (93) zum Ankoppeln der Gültigkeitsmittel (1o4) an die Nutzschaltungsmittel (92) , um diese in Abhängigkeit von dem Erzeugen des Datengültigkeitssignals anzusteuern.

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