DE4444409C1 - Coil inductance measuring device - Google Patents

Coil inductance measuring device

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Abstract

The inductance measuring device has a switch for connecting a voltage across the coil at spaced intervals, with detection of the resulting current through the coil via a series measuring resistance (R4). The voltage across the measuring resistance is compared with a given threshold value and the time taken for the voltage to reach the threshold value is used as an indication of the coil inductance. Pref. the switch is provided by a transistor (T) with its base controlled via a resistor (R1) so that the voltage (US) applied to the transistor emitter is periodically supplied to the coil inductance (L).

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung der Induktivität einer Spule nach der Gattung der Ansprüche 1 bzw. 5.The invention relates to a device for measuring the 5. Inductance of a coil according to the type of claims 1 and 5 respectively.

Einrichtungen bzw. Schaltungsanordnungen, mit deren Hilfe der Wert einer Induktivität bestimmt wird, sind aus dem Stand der Technik insbesonders im Zusammenhang mit Weg- oder Druckmessungen bekannt. Dabei werden solche Anordnungen eingesetzt, bei denen sich die Induktivität durch Verschiebung eines Spulenkernes weg- bzw. druckabhängig ändert. Aus der Bestimmung der aktuellen Induktivität wird dann der entsprechende Wert bzw. der entsprechende Druck ermittelt.Devices or circuit arrangements with their help the value of an inductor is determined from the State of the art in particular in connection with path or Known pressure measurements. In doing so, such arrangements used in which the inductance Displacement of a coil core depending on the path or pressure changes. The determination of the current inductance becomes then the corresponding value or pressure determined.

Eine solche Einrichtung ist beispielsweise aus der DE 33 43 885 A1 bekannt. Bei dieser Einrichtung wird die Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt des Anlegens einer Spannung an die Wicklung der Induktivität und dem Anstieg des resultierenden Stromes auf einen vorgegebenen Pegel gemessen. Die Ansteuerung der Induktivität und die Auswertung, also die Zeitmessung wird dabei von einem Mikrocomputer durchgeführt.Such a device is for example from DE 33 43 885 A1 known. With this facility, the length of time between the time a voltage is applied to the Winding the inductance and the increase in the resulting Current measured at a predetermined level. The Control of the inductance and the evaluation, ie the Time measurement is carried out by a microcomputer.

Die erfindungsgemäße Einrichtung hat den Vorteil, daß eine einfache Schaltung eine zuverlässige Auswertung ermöglicht. Besonders vorteilhaft ist, daß diese Schaltung keine Stromquelle und keine geregelte Spannungsquelle benötigt. Weiterhin ist vorteilhaft, daß schnelle Messungen möglich sind.The device according to the invention has the advantage that a simple circuit enables a reliable evaluation. Especially it is advantageous that this circuit is not a current source and no regulated voltage source needed. Still is advantageous that quick measurements are possible.

Erzielt werden diese Vorteile mit Hilfe der in den Ansprüchen 1 und 5 beanspruchten Einrichtungen.These advantages are achieved with the aid of those in claims 1 and 5 claimed facilities.

Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Further developments are specified in the subclaims.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Im einzelnen zeigtThe invention is illustrated in the drawing and is in the following description explained. In detail shows

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 1 shows a first embodiment of the invention,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel und Fig. 2 shows a second embodiment and

Fig. 3 einen für das zweite Ausführungsbeispiel charakteristischen Spannungsverlauf. Fig. 3 shows a characteristic curve for the second embodiment.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Spule, deren Induktivität L ausgewertet werden soll, mit S bezeichnet. Der Widerstand der Spule S ist mit R bezeichnet. Die Spule S wird über Anschlußpunkte P1, P2 mit der Versorgungs- bzw. Auswerteschaltung in Verbindung gesetzt.In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the coil, the inductance L of which is to be evaluated, is designated by S. The resistance of the coil S is denoted by R. The coil S is connected to the supply or evaluation circuit via connection points P1, P2.

Die Auswerteschaltung umfaßt einen Transistor T, der die Schaltvorgänge durchführt. Der Emitter des Transistors T ist an die Batteriespannung UB angeschlossen, die Basis des Transistors T wird über einen Widerstand R1 angesteuert, wobei die Ansteuerimpulse über eine Klemme A zugeführt werden, sie können beispielsweise von einem Mikroprozessor geliefert werden.The evaluation circuit comprises a transistor T, which Performs switching operations. The emitter of transistor T is connected to the battery voltage UB, the base of the Transistor T is driven via a resistor R1, the control pulses being supplied via a terminal A.  They can be, for example, from a microprocessor to be delivered.

Der Kollektor des Transistors T ist über eine Serienschaltung einer Diode D1, eines Widerstandes R2 sowie eines Widerstandes R3 auf Masse gelegt. Der Verbindungspunkt des Spannungsteilers R2, R3 führt auf den nichtinvertierenden Eingang eines Komparators K. Durch das Widerstandsverhältnis der beiden Widerstände R2 und R3 läßt sich demnach die am nichtinvertierenden Eingang des Komparators anliegende Spannung einstellen.The collector of transistor T is over a Series connection of a diode D1, a resistor R2 and of a resistor R3 connected to ground. The connection point of the voltage divider R2, R3 leads to the non-inverting input of a comparator K. By that Resistance ratio of the two resistors R2 and R3 leaves accordingly at the non-inverting input of the Set the comparator voltage.

Parallel zur Serienschaltung, die aus der Diode D1, dem Widerstand R2 sowie dem Widerstand R3 besteht, liegt eine Serienschaltung einer Diode D2 und einer Zenerdiode D3, wobei die beiden Kathoden der Dioden D2, D3 miteinander verbunden sind und die Verschaltung so ist, daß die Zenerdiode D3 in Sperrichtung liegt.Parallel to the series connection, which consists of the diode D1, the Resistor R2 and resistor R3 is one Series connection of a diode D2 and a Zener diode D3, the two cathodes of the diodes D2, D3 together are connected and the connection is such that the Zener diode D3 is in the reverse direction.

Der Verbindungspunkt zwischen der Diode D2 und der Zenerdiode D3 führt über den Anschlußpunkt P1 zur Spule S. Der Anschlußpunkt P2 der Spule S führt auf den invertierenden Eingang des Komparators K. Zwischen dem invertierenden Eingang des Komparators K und Masse liegt ein weiterer Widerstand R4, der der eigentliche Meßwiderstand ist. Der Ausgang des Komparators K ist mit Sig bezeichnet. An diesem Ausgang liegt ein Signal zur Auswertung beispielsweise in dem Mikroprozessor an, der auch das Ansteuersignal für die Basis des Transistors T liefert.The connection point between the diode D2 and the Zener diode D3 leads to the coil S via the connection point P1. The connection point P2 of the coil S leads to the inverting input of the comparator K. Between the there is an inverting input of the comparator K and ground further resistor R4, which is the actual measuring resistor is. The output of the comparator K is labeled Sig. There is a signal for evaluation at this output for example in the microprocessor, which also Drive signal for the base of the transistor T provides.

Zur Messung der Induktivität wird die Spannung UB nach entsprechender Ansteuerung des Transistors T auf die Induktivität L durchgeschaltet. Der Strom I, der durch die Induktivität fließt steigt abhängig von der Größe der Induktivität. Dieser Strom wird am Meßwiderstand R4 in eine Spannung umgesetzt und gemessen. Erreicht die Spannung eine vorgewählte Schwelle, die mit Hilfe der Widerstände R2 und R3 eingestellt wird, schaltet der Komparator durch und gibt ein Signal zur Auswertung, beispielsweise in einem Mikroprozessor ab. Die Zeit vom Aufschalten der Spannung, also vom Durchschalten des Transistors bis zum Erreichen der Spannungsschwelle ist ein Maß für die Induktivität L der Spule S. Die Höhe bzw. die Genauigkeit der geschalteten Spannung ist dabei unerheblich.To measure the inductance, the voltage UB is reduced to appropriate control of the transistor T on the Inductance L switched through. The current I through the Inductance increases depending on the size of the flows Inductance. This current is converted into a resistor R4  Voltage implemented and measured. The tension reaches one preselected threshold using the resistors R2 and If R3 is set, the comparator switches through and outputs a signal for evaluation, for example in a Microprocessor. The time from switching on the voltage, So from switching on the transistor to reaching the Voltage threshold is a measure of the inductance L of the Coil S. The height or the accuracy of the switched Tension is irrelevant.

Die Spannungsschwelle, die im Komparator K gebildet wird, wird möglichst so gewählt, daß keine Sättigungsprobleme des Stromes I durch die Induktivität L auftreten.The voltage threshold that is formed in the comparator K is chosen so that no saturation problems of the Current I occur through the inductance L.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Spannung UB an die Spule S gelegt wird. Die Spule S ist wiederum eine Serienschaltung einer Induktivität und eines Widerstandes R. Der Ausgang der Spule S, also der Widerstand R ist über einen Schalter Sch auf Masse schaltbar. Parallel zum Schalter Sch liegt eine Zenerdiode D4, wobei die Anode der Zenerdiode D4 auf Masse liegt.In FIG. 2, a further embodiment is shown, in which the voltage UB is applied to the coil S. The coil S is in turn a series circuit of an inductance and a resistor R. The output of the coil S, that is to say the resistor R, can be switched to ground via a switch Sch. A Zener diode D4 is connected in parallel with the switch Sch, the anode of the Zener diode D4 being connected to ground.

Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R der Spule S und der Zenerdiode D4 sowie dem Schalter Sch weist eine Spannung U1 auf, deren zeitlicher Verlauf in Fig. 3 dargestellt ist, wobei zum Zeitpunkt t1 eine Öffnung des Schalters Sch erfolgt.The connection point between the resistance R of the coil S and the Zener diode D4 and the switch Sch has a voltage U1, the course of which is shown in FIG. 3, the switch Sch opening at time t1.

Solange der Schalter Sch geschlossen ist, liegt der Punkt P3 auf Masse und die Spannung U1 ist gleich Null. Die Induktivität der Spule wird dabei aufgeladen. Beim Abschalten der Spannung zum Zeitpunkt t1 wird die Induktivität über die Zenerdiode D4 gelöscht. Die Energie, die ein Maß für die Induktivität ist, geht in die Zenerdiode über. Durch die Messung der Spannung U1 und die Messung der Zeitdauer der Löschung Δt erhält man ein Maß für die Induktivität. Der Spannungsverlauf am Punkt P3 entspricht einer e-Funktion und ist abhängig von der Temperatur der Zenerdiode. Dieser Verlauf kann vernachlässigt werden bzw. mittels eines Mikroprozessors kompensiert werden. Die eigentliche auszuwertende Zeitdauer Δt ist die Zeit, die zwischen dem Öffnen des Schalters Sch und dem Spannungssprung auf UB abläuft.As long as switch Sch is closed, point P3 lies to ground and the voltage U1 is zero. The The inductance of the coil is charged. At the The voltage is switched off at time t1 Inductance deleted via the Zener diode D4. The energy, which is a measure of the inductance goes into the zener diode above. By measuring the voltage U1 and measuring the  Time deletion Δt gives a measure of the Inductance. The voltage curve at point P3 corresponds an e-function and depends on the temperature of the Zener diode. This course can be neglected or be compensated by means of a microprocessor. The The actual time period Δt to be evaluated is the time between opening the switch Sch and the Voltage jump to UB expires.

Die aufgezeigte Schaltung kann beispielsweise eine massegeschaltete Endstufe sein, es ist dann möglich, die Last der Endstufe zu erkennen.The circuit shown can be, for example be ground-switched output stage, it is then possible to Recognizing the load of the power amplifier.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Messung der Induktivität einer Spule, deren Wert veränderbar ist, mit Schaltmitteln, über die die Spule zu vorgebbaren Zeiten an eine feste Spannung gelegt wird, wobei in der Spule ein von der Induktivität abhängiger Strom erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom in einem Meßwiderstand (R4) in eine Spannung gewandelt wird und daß die Zeitdauer (Δt) gemessen wird, bis die Spannung eine vorgebbare Schwelle erreicht und daß aus dieser Zeitdauer die Größe der Induktivität ermittelt wird.1. A device for measuring the inductance of a coil, the value of which can be changed, with switching means via which the coil is connected to a fixed voltage at predefinable times, a current dependent on the inductance being generated in the coil, characterized in that the Current in a measuring resistor (R4) is converted into a voltage and that the time period (Δt) is measured until the voltage reaches a predefinable threshold and that the size of the inductance is determined from this time period. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel einen Transistor (T) umfassen, dessen Basis über einen Widerstand (R1) so angesteuert wird, daß zu wählbaren Zeiten die am Emitter des Transistors (T) anliegende Spannung (US) der Induktivität (L) zugeführt wird.2. Device according to claim 1, characterized in that the switching means comprise a transistor (T) whose base is over a resistor (R1) is controlled so that selectable Times at the emitter of the transistor (T) Voltage (US) of the inductance (L) is supplied. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung (US) über eine Diode (D2) der Induktivität (L) zugeführt wird, daß die andere Seite der Induktivität mit einem Komparator (K) in Verbindung steht, dessen anderen Eingang eine Schwellenspannung zugeführt wird, die mit Hilfe eines Spannungsteilers (R2, R3) aus der Spannung (US) gebildet wird.3. Device according to claim 2, characterized in that the voltage (US) via a diode (D2) of the inductance (L) is supplied that the other side of the inductor with one comparator (K) is connected, the other Input a threshold voltage that is supplied with the help  a voltage divider (R2, R3) from the voltage (US) is formed. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anschluß der Diode (D2) an die Induktivität (L) und Masse eine Zenerdiode (D3) liegt.4. Device according to claim 3, characterized in that between the connection of the diode (D2) to the inductance (L) and ground is a Zener diode (D3). 5. Einrichtung zur Messung der Induktivität einer Spule, deren Wert veränderbar ist, mit Schaltmitteln, über die die Spule zu vorgebbaren Zeiten zwischen eine feste Spannung und Masse geschaltet wird, wobei in der Spule ein von der Induktivität abhängiger Strom erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung am Verbindungspunkt zwischen der Spule und den Schaltmitteln während der Löschung gemessen wird und daß nach Öffnen der Schaltmittel die Zeitdauer gemessen wird, bis die Spannung eine vorgebbare Schwelle erreicht und aus dieser Zeitdauer die Induktivität ermittelt wird.5. device for measuring the inductance of a coil, whose value can be changed, with switching means via which the At predetermined times between a fixed voltage and Ground is switched, one of which is in the coil Inductance dependent current is generated, thereby characterized in that the tension at the connection point between the coil and the switching means during the extinction is measured and that after opening the switching means Time is measured until the voltage is a predeterminable Threshold reached and the inductance from this period is determined. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Schaltmitteln (Sch) eine in Sperrichtung gepolte Zenerdiode (D4) zwischen der Spule (S) und Masse liegt, die die Energie, die vor Öffnen des Schalters (Sch) in der Induktivität (L) gespeichert war, übernimmt.6. Device according to claim 5, characterized in that parallel to the switching means (Sch) in the reverse direction polarized zener diode (D4) between the coil (S) and ground which is the energy before opening the switch (Sch) was stored in the inductance (L).
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