DE4011064A1 - Control element for electrically-driven vehicle - uses differential transformer with sliding iron core displaced relative to spaced coil formers - Google Patents

Abstract

The control element for an electrically driven vehicle uses a differential transformer for controlling the vehicle velocity. The transformer has two secondary windings and a sliding iron core (16). The primary winding is divided into halves , each cooperating with one of the secondary windings and wound on a common coil former (12,14) with the latter. Pref., the sliding iron core (6) is in the form of a rack, displaced relative to the coil formers (12,14) via a cooperating gear wheel (18), arranged in the centre between the coil formers. ADVANTAGE - Eliminates need for setting potentiometer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerelement, insbesondere für Elektrofahrzeuge, mit einem Aufnehmer in Form eines Differential­ transformators zur Steuerung der Fahrgeschwindigkeit, wobei der Transformator aus einer Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen sowie einem verschiebbaren Eisenkern besteht.The invention relates to a control element, in particular for Electric vehicles, with a sensor in the form of a differential transformers for controlling the driving speed, the Transformer consisting of a primary winding and two secondary windings as well as a movable iron core.

Bei Steuerelementen dieser Art wird außer verschiedenen Mikro­ schaltern bisher ein Potentiometer betätigt, das mit Hilfe einer Elektronik die Fahrgeschwindigkeit z. B. eines Elektrofahrzeuges steuert. Dieses Potentiometer ist im praktischen Betrieb stör­ anfällig, weshalb es durch einen Differentialtransformator er­ setzt wurde. Für solche Differentialtransformatoren sind hoch­ integrierte Schaltungen für die Signalaufbereitung verfügbar. Ein solcher Transformator besteht aus einer Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen, wobei die in der Mitte zwischen den Sekundärwicklungen angeordnete Primärwicklung mit einer sinus­ förmigen Wechselspannung gespeist wird. Ein Eisenkern ist in den Wicklungen bzw. Spulen verschiebbar. Steht der Eisenkern genau symmetrisch, wird in den beiden Sekundärwicklungen die gleiche Spannung induziert, da jedoch diese beiden Wicklungen elektrisch gegeneinander geschaltet sind, heben sich die Spannungen in den Sekundärwicklungen auf.Controls of this type use different micro previously operated a potentiometer that with the help of a Electronics the driving speed z. B. an electric vehicle controls. This potentiometer is disruptive in practical operation vulnerable, which is why he uses a differential transformer was set. For such differential transformers are high Integrated circuits for signal processing available. Such a transformer consists of a primary winding and two secondary windings, the one in the middle between the Secondary windings arranged primary winding with a sine shaped AC voltage is fed. An iron core is in the Windings or coils can be moved. Is the iron core exactly? symmetrical, the same will be the same in the two secondary windings Voltage induces, however, since these two windings are electrical are switched against each other, the voltages in the Secondary windings.

Wird der Eisenkern verschoben, so wird in der einen Sekundärwicklung die induzierte Spannung größer, während sie in der anderen Sekundär­ wicklung kleiner wird. Es ergibt sich somit eine Ausgangsspannung, die proportional zum Verschiebeweg des Eisenkerns ist. Aus der Phasen­ lage dieser Spannung läßt sich die Richtung der Verschiebung des Kerns erkennen. Die zusammen mit dem Transformator verwendete integrierte Schaltung umfaßt einen Sinusspannungsgenerator, einen Synchrondemodu­ lator und einen Pufferverstärker, der sich als aktives Filter be­ schalten läßt.If the iron core is moved, there is a secondary winding in one the induced voltage is greater while in the other secondary winding gets smaller. This results in an output voltage which is proportional to the displacement of the iron core. From the phases position of this tension can be the direction of the displacement of the core detect. The integrated one used with the transformer Circuit comprises a sine voltage generator, a synchronous demod  lator and a buffer amplifier, which acts as an active filter can switch.

Der Ausgang dieser integrierten Schaltung gibt eine Gleichspannung ab, die proportional der Verschiebung des Eisenkernes ist.The output of this integrated circuit gives a DC voltage which is proportional to the displacement of the iron core.

Ein Differentialtransformator mit diesen Funktionen ist Stand der Technik.A differential transformer with these functions is the state of the art Technology.

In der Praxis soll nun ein solcher Transformator auf einer Leiter­ platte mit nur wenigen Zentimetern untergebracht werden. Dies war nicht möglich, weil der Platz für den Antrieb des Eisenkernes fehlte.In practice, such a transformer should now be on a conductor plate can be accommodated with just a few centimeters. This was not possible because of the space for the drive of the iron core was missing.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Differentialtransformator der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß er auf sehr geringem Raum untergebracht werden kann.It is therefore an object of the invention to provide a differential transformer of the type mentioned in such a way that it is at a very low level Space can be accommodated.

Nach der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß die Primärwicklung in zwei Hälften aufgeteilt ist und jede Hälfte zusammen mit je einer Sekundärwicklung jeweils auf einem eigenen Spulenkörper gewickelt ist.According to the invention, this is achieved in that the primary winding is split in half and each half together with one each Secondary winding each wound on its own bobbin is.

Vorzugsweise ist hierbei der in beide Spulenkörper eintauchende Eisen­ kern in Form einer Zahnstange ausgebildet, die von einem Zahnrad an­ treibbar ist, das praktisch in der Mitte zwischen den im Abstand voneinander liegenden Spulenkörpern angeordnet ist.In this case, the iron is preferably immersed in both bobbins core formed in the form of a rack by a gear is drivable, which is practically in the middle between the at a distance mutually lying bobbins is arranged.

Bei Unterbringung des Differentialtransformators auf einer Leiter­ platte, die z. B. einen Durchmesser von 61 mm haben kann, verläuft vorteilhafterweise die Achse des Zahnrades durch das Zentrum der Leiterplatte und senkrecht zu deren Ebene.When placing the differential transformer on a ladder plate, the z. B. can have a diameter of 61 mm advantageously the axis of the gear through the center of the PCB and perpendicular to its plane.

Es werden auf diese Weise zwei räumlich voneinander getrennte Spulen geschaffen, von denen jede jeweils eine Sekundärspule und die Hälfte der Primärspule umfaßt. Die beiden Hälften der Primärspule können in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sein und die beiden Sekundär­ spulen sind gegeneinander geschaltet. In this way, two coils are separated from each other created, each of which has a secondary coil and half the primary coil includes. The two halves of the primary coil can be in Be connected in series or parallel to each other and the two secondary coils are connected to each other.  

Durch die Aufteilung des Transformators in zwei Spulen, die im Ab­ stand voneinander angeordnet sind, wird Platz geschaffen für den Antrieb des für beide Spulen gemeinsamen Eisenkernes, der in beide Spulen eintauchen kann, aber auf keiner Seite nach außen über die Spulen übersteht.By dividing the transformer into two coils, the Ab are arranged from each other, space is created for the Drive of the iron core common to both coils, which in both Coils can be immersed, but on no side on the outside Coils survive.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in Draufsicht schematisch eine Leiterplatte mit einem Differentialtransformator nach der Er­ findung.The single figure of the drawing shows a schematic top view a circuit board with a differential transformer according to the Er finding.

Auf der Leiterplatte 10 ist ein Differentialtransformator aufgebaut mit einer Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen. Die Primär­ wicklung ist in zwei miteinander verbundene Hälften unterteilt, die in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sind. Die beiden Sekundär­ wicklungen sind gegeneinander geschaltet. Der Differentialtransformator besteht aus zwei Spulen bzw. Spulenkörpern 12, 14 und auf jeden Spulen­ körper 12, 14 ist je eine Hälfte der Primärwicklung und je eine der Sekundärwicklungen gewickelt. Die beiden Spulenkörper 12, 14 liegen in Flucht zueinander und ein längs seiner Mittelachse verschiebbarer Eisenkern 16 kann in beide Spulen bzw. Spulenkörper 12, 14 je nach Be­ tätigung mehr oder weniger weit eintauchen.A differential transformer with a primary winding and two secondary windings is built on the printed circuit board 10 . The primary winding is divided into two interconnected halves, which are connected in series or in parallel. The two secondary windings are connected to each other. The differential transformer consists of two coils or bobbins 12 , 14 and on each coil body 12 , 14 , one half of the primary winding and one of the secondary windings is wound. The two bobbins 12 , 14 are in alignment with one another and an iron core 16 which can be displaced along its central axis can more or less plunge into both coils or bobbins 12 , 14 depending on the operation.

Steht der Eisenkern 16 symmetrisch, so wird in den beiden Sekundär­ wicklungen die gleiche Spannung induziert und da die Sekundärspulen elektrisch gegeneinander geschaltet sind, heben sich diese Spannungen auf. Wird jedoch der Eisenkern 16 aus seiner symmetrischen Position heraus mehr oder weniger zur einen oder anderen Spule 12 oder 14 hin verschoben, so wird in der einen Sekundärwicklung die induzierte Spannung größer, während sie in der anderen Sekundärwicklung kleiner wird. Durch die Gegeneinanderschaltung der beiden Sekundärwicklungen ergibt sich damit eine Ausgangsspannung, die proportional zum Ver­ schiebeweg des Eisenkernes 16 ist. Aus der Phasenlage dieser Ausgangs­ spannung läßt sich die Richtung der Verschiebung des Eisenkernes 16 erkennen. If the iron core 16 is symmetrical, the same voltage is induced in the two secondary windings and since the secondary coils are electrically connected to one another, these voltages cancel each other out. However, if the iron core 16 is shifted more or less out of its symmetrical position towards one or the other coil 12 or 14 , the induced voltage becomes larger in one secondary winding, while it becomes smaller in the other secondary winding. By interconnecting the two secondary windings, this results in an output voltage that is proportional to the displacement path of the iron core 16 Ver. From the phase position of this output voltage, the direction of the displacement of the iron core 16 can be seen.

Auf der Leiterplatte 10 sind weitere Elemente der eingangs genannten integrierten Schaltung untergebracht, an welche die Ausgangsspannung des Differentialtransformators gelegt wird. Am Ausgang dieser inte­ grierten Schaltung wird dann eine Gleichspannung abgegeben, die pro­ portional zur Verschiebung des Eisenkernes 16 ist.Further elements of the aforementioned integrated circuit are accommodated on the printed circuit board 10 , to which the output voltage of the differential transformer is applied. At the output of this integrated circuit, a DC voltage is then emitted, which is proportional to the displacement of the iron core 16 .

Der Eisenkern 16 ist vorteilhafterweise in Form einer Zahnstange ausge­ bildet, die durch ein Zahnrad 18 angetrieben werden kann, dessen Achse 20 vorzugsweise durch die Mitte der Leiterplatte und senkrecht zu deren Ebene verläuft, wie in der Zeichnung dargestellt ist.Das in ständigem Eingriff mit dem als Zahnstange ausgebildeten Eisenkern 16 stehende Zahnrad 18 ist, wie dargestellt, in der Mitte zwischen den beiden Spulen bzw. Spulenkörpern 12, 14 angeordnet.The iron core 16 is advantageously formed in the form of a rack that can be driven by a gear 18 , the axis 20 of which preferably runs through the center of the circuit board and perpendicular to its plane, as shown in the drawing. This is in constant engagement with the Gear wheel 18 , formed as a toothed rack 16 , is, as shown, arranged in the middle between the two coils or coil bodies 12 , 14 .

Claims (5)

1. Steuerelement, insbesondere für Elektrofahrzeuge, mit einem Aufnehmer in Form eines Differentialtransformators zur Steuerung der Fahrgeschwindigkeit, wobei der Transformator aus einer Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen sowie einem verschiebbaren Eisenkern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung in zwei Hälften aufgeteilt ist und je eine Hälfte zusammen mit je einer Sekundärwicklung jeweils auf einen eigenen Spulenkörper (12, 14) gewickelt ist.1.Control element, in particular for electric vehicles, with a sensor in the form of a differential transformer for controlling the driving speed, the transformer consisting of a primary winding and two secondary windings and a movable iron core, characterized in that the primary winding is divided into two halves and one half each together with one secondary winding each is wound on its own coil former ( 12 , 14 ). 2. Steuerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in beide Spulenkörper (12, 14) eintauchende Eisenkern (16) in Form einer Zahnstange ausgebildet ist, die von einem Zahn­ rad (18) antreibbar ist.2. Control element according to claim 1, characterized in that the iron core ( 16 ) which is immersed in both bobbins ( 12 , 14 ) is designed in the form of a toothed rack which can be driven by a toothed wheel ( 18 ). 3. Steuerelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (18) in der Mitte zwischen den im Abstand voneinander angeordneten Spulenkörpern (12, 14) angeordnet ist.3. Control element according to claim 2, characterized in that the gear ( 18 ) is arranged in the middle between the bobbins ( 12 , 14 ) arranged at a distance from one another. 4. Steuerelement nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Differential­ transformator auf einer Leiterplatte aufgebaut ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Achse (20) des Zahnrades (18) durch das Zentrum der Leiterplatte (10) und senkrecht zu deren Ebene verläuft. 4. Control element according to claim 2 or 3, wherein the differential transformer is built on a circuit board, characterized in that the axis ( 20 ) of the gear ( 18 ) through the center of the circuit board ( 10 ) and perpendicular to the plane thereof. 5. Steuerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hälften der Primärwicklung in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sind.5. Control element according to claim 1, characterized in that the two halves of the primary winding in series or are connected in parallel.