DE1189287B - Inductive transducer - Google Patents
Inductive transducerInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES '/WWW* PATENTAMTFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN '/ WWW * PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. Cl.:Int. Cl .:
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Auslegetag:Number:
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Deutsche Kl.: 42 d-1/12 German class: 42 d- 1/12
1189 287
O6787IXb/42d
29. Mai 1959
18. März 19651189 287
O6787IXb / 42d
May 29, 1959
March 18, 1965
Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung zum Umformen der Bewegungen einer in bezug auf ein Festteil ihre Winkellage ändernden drehbaren Welle in eine diese Lageänderungen wiedergebende elektrische Meßgröße, bei welcher die Winkellageänderungen der Welle die Größe des magnetischen Widerstandes der Luftspalte zweier Magnetkreise gegenläufig ändern, wobei der Magnetfluß in beiden Kreisen mittels Wechselstrom erzeugt wird und die durch die luftspaltbeeinflussenden Mittel gesteuerten Flüsse in diesen Kreisen zum induktiven Hervorbringen gleichgerichteter, sich addierender Komponenten der elektrischen Meßgröße dienen.The invention relates to a measuring device for transforming the movements of a with respect to a Fixed part their angular position changing rotatable shaft into an electrical one that reproduces these changes in position Measured variable at which the changes in the angular position of the shaft increase the magnitude of the magnetic resistance the air gaps of two magnetic circuits change in opposite directions, with the magnetic flux in both circles is generated by means of alternating current and the flows controlled by the means influencing the air gap in these circles for the inductive production of rectified, adding components of the serve electrical measured variable.
Es sind derartige Einrichtungen bekanntgeworden, deren Nachteil darin besteht, daß nur kleine Bruchteile des ganzen möglichen Winkellageänderungsbereiches von 360° zur Anzeige gebracht werden können.Such devices have become known, the disadvantage of which is that only small fractions the entire possible angular position change range of 360 ° can be displayed can.
Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß die Luftspalte der Magnetkreise von je einem Paar sich einander gegenüberstehender, ruhender Polstücke gebildet sind, zwischen denen drehbare, gemeinsam auf der Welle sitzende Scheiben aus ferromagnetischem Material angeordnet sind, deren Umrißkonturen oder Querschnittsformverlauf zwischen den Polstückenpaaren sich in entgegengesetztem Sinne ändern.According to the invention, this disadvantage is avoided in that the air gaps of the magnetic circuits are each formed by a pair of opposing, stationary pole pieces, between which rotatable, jointly seated on the shaft disks made of ferromagnetic material are arranged are whose outline contours or cross-sectional shape between the pole piece pairs are in change in the opposite sense.
Die Erfindung wird in der Beschreibung an Hand der Zeichnung näher erläutert, die Ausführungsformen nach der Erfindung darstellt. Es zeigt The invention is explained in more detail in the description with reference to the drawing, which represents embodiments according to the invention. It shows
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Differentialübertragers,F i g. 1 is a perspective view of a first embodiment of a differential transformer,
F i g. 2 einen Schnitt durch diesen Übertrager in Höhe der Linie II-II in F i g. 1 in vergrößertem Maßstabe, F i g. 2 shows a section through this transformer at the level II-II in FIG. 1 on a larger scale,
Fig. 3a und 3b Draufsichten auf zwei Nocken des Übertragers nach Fig. 1 und 2 in vergrößertem Maßstabe,3a and 3b are plan views of two cams of the transmitter according to FIGS. 1 and 2 in an enlarged manner Scale,
F i g. 4 ein Diagramm, das die Spannungsveränderungen an den Anschlüssen des Sekundärkreises als Funktion der Winkelstellung der Welle darstellt, deren Winkelverstellungen gemessen werden,F i g. 4 is a diagram showing the voltage changes at the connections of the secondary circuit as Represents the function of the angular position of the shaft, the angular displacements of which are measured,
Fig.5 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des Übertragers im Teilschnitt,Fig. 5 is a side view of a second embodiment of the transformer in partial section,
Fig. 6a und 6b Draufsichten auf die beiden Nocken der zweiten Ausführungsform des Übertragers, 6a and 6b plan views of the two cams of the second embodiment of the transformer,
F i g. 7 ein dem Diagramm nach F i g. 4 entsprechendes, von der zweiten Ausführungsform geliefertes Diagramm undF i g. 7 a diagram according to FIG. 4 corresponding to that supplied by the second embodiment Diagram and
F i g. 8 eine schematische Seitenansicht einer abgeänderten Bauart.F i g. 8 is a schematic side view of a modified design.
Induktiver MeßwertumformerInductive transducer
Anmelder:Applicant:
OHMAG Pierre Chopard, Neuchätel (Schweiz)OHMAG Pierre Chopard, Neuchätel (Switzerland)
Vertreter:Representative:
Dipl.-Ing. R. Müller-Börner,Dipl.-Ing. R. Müller-Börner,
Berlin 33, Podbielskiallee 68,Berlin 33, Podbielskiallee 68,
und Dipl.-Ing. H.-H. Wey, München 22,and Dipl.-Ing. H.-H. Wey, Munich 22,
PatentanwältePatent attorneys
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Pierre Chopard, Neuchätel (Schweiz)Pierre Chopard, Neuchätel (Switzerland)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Schweiz vom 23. April 1959 (72439)Switzerland of April 23, 1959 (72439)
Der Differentialübertrager nach der ersten Ausführungsform enthält einen Rahmen O aus nichtmagnetischem Werkstoff, beispielsweise aus Aluminium, in dem ein Anker aus ferromagnetischem Material mit zwei seitlichen Säulen 1, 2 und einer Mittelsäule 3 angeordnet ist. Diese Säulen weisen an ihrem oberen Ende Polteile bildende Köpfe la, la bzw. 3 a auf, deren Draufsichtform in Fig. 2 dargestellt ist. An ihrer Grundfläche sind sie durch Abstandsstücke 4 aus ferromagnetischem Material verbunden und gehalten, während sie in der Nähe ihres Kopfes durch Abstandsstück 5 aus nichtmagnetischem Material verbunden und gehalten werden. Auf diese Weise hat der Anker des Übertragers die allgemeine Form einer Acht, deren beide Schleifen offen sind. Tatsächlich ist zwischen den Polteilen Ια und 3α ein einen Luftspalt bildender freier Raum 6 vorhanden, ebenso wie zwischen den Polteilen 2 α und 3 α ein ebenfalls einen Luftspalt bildender freier Raum 7.The differential transformer according to the first embodiment contains a frame O made of non-magnetic material, for example aluminum, in which an armature made of ferromagnetic material with two lateral columns 1, 2 and a central column 3 is arranged. At their upper end, these columns have heads la, la or 3a, which form pole parts, the top view of which is shown in FIG. At their base they are connected and held by spacers 4 made of ferromagnetic material, while they are connected and held in the vicinity of their head by spacers 5 made of non-magnetic material. In this way the armature of the transformer has the general shape of a figure eight with both loops open. In fact, a free space 6 which forms an air gap is present between the pole parts Ια and 3α, as is a free space 7 which likewise forms an air gap between the pole parts 2α and 3α.
Die Säule 3 trägt eine Primärwicklung 8, die mitThe column 3 carries a primary winding 8, which with
Wechselstrom einer beliebigen Frequenz, beispielsweise von 50 oder 60 Perioden oder sogar 400 Perioden für die Verwendung des Geräts im Flugzeug, gespeist werden soll. Die an die Anschlüsse der Primärwicklung angelegte Spannung kann beliebig sein und beispielsweise 50 V betragen. Die beiden Säulen 1 und 2 tragen je eine zum Sekundärkreis des Geräts gehörende Wicklung 9 bzw. 10. Diese entgegengesetzt gewickelten Wicklungen sind in Reihe geschaltet.Alternating current of any frequency, for example 50 or 60 periods or even 400 periods for the use of the device in the aircraft. The ones connected to the connections of the primary winding applied voltage can be arbitrary and can be 50 V, for example. The two pillars 1 and 2 each carry a winding 9 or 10 belonging to the secondary circuit of the device. These are opposite wound windings are connected in series.
509 519/205509 519/205
Der Rahmen O trägt eine drehbar auf ihm angebrachte Welle 11, deren Winkelverstellungen gemessen werden sollen oder die mit dem mechanischen Teil verbunden ist, dessen Winkelstellung man festzustellen wünscht. Diese Welle aus nichtmagneäschern Material trägt zwei Nocken 12 und 13 mit spiralförmig verlaufender Umfangslinie. Diese beiden jeweils in Fig. 3a und 3b dargestellten Nocken liegen entgegengesetzt zueinander, d.h. daß die abfallende Richtung des einen der ansteigenden Riehtung des anderen entspricht. Sie dringen je teilweise in einen der Luftspalte 6 und 7 ein. Ihre relative Winkelstellung auf der Welle 11 ist so, daß ihre beiden radialen Flächen 14 bzw. 15 in einer gleichen Ebene liegen.The frame O carries a shaft 11 which is rotatably mounted on it and whose angular displacements are measured or which is connected to the mechanical part, whose angular position can be determined wishes. This shaft made of non-magnetic ash material carries two cams 12 and 13 with it spiral circumferential line. These two cams each shown in FIGS. 3a and 3b are opposite to each other, i.e. the downward direction of one of the upward direction corresponds to the other. They each partially penetrate into one of the air gaps 6 and 7. Your relative The angular position on the shaft 11 is such that its two radial surfaces 14 and 15 are the same Lie level.
Bei der Drehbewegung der Welle 11 schließen die Nocken 12 und 13 mehr oder weniger die Luftspalte 6 und 7, indem sie so den magnetischen Widerstand jeder der beiden Schleifen des Ankers des Übertragers schließen. Der Magnetfluß verändert sich ao auf diese Weise bei der Drehbewegung der Welle 11 in jeder dieser beiden Schleifen umgekehrt so, daß die Spannung £ an den Anschlüssen des Sekundärkreises sich ebenfalls mit um so größerer Amplitude verändert, wie dies dem Unterschied der Spannungen jeder Sekundärwicklung 9 und 10 entspricht. F i g. 4, in der die Winkelstellung Θ der Welle 11 in Abszissen dargestellt ist, zeigt, daß die an den Ordinaten aufgetragene Spannung E für eine gegebene, als Ausgangsstellung der Welle 11 dienende Stellung von 0 ausgeht, für eine Drehung der Welle um 90° über einen Höchstwert geht, auf 0 zurückfällt, wenn die Welle sich um 180° gedreht hat, und schließlich einen neuen Höchstwert erreicht, wenn die Welle 270° durchlaufen hat. Dieses Bild des Diagramms hängt im wesentlichen von dem Profil der Nocken ab, wobei die Spannung E eine lineare, Sinus- oder sonstige Funktion des Drehwinkels der Welle sein kann. Es sei bemerkt, daß die Nocken zum Erzielen einer symmetrischen und gleichmäßigen Kurve gegenüber der ihnen durch Erreichnung zugedachten theoretischen Form in geringfügiger Weise zwecks Ausgleichs der möglicherweise auftretenden Streuwirkung des Magnetfeldes korrigiert werden müssen.When the shaft 11 rotates, the cams 12 and 13 more or less close the air gaps 6 and 7, thereby closing the magnetic resistance of each of the two loops of the armature of the transformer. The magnetic flux changes ao in this way with the rotary movement of the shaft 11 in each of these two loops reversely so that the voltage £ at the connections of the secondary circuit also changes with the greater amplitude, as does the difference in the voltages of each secondary winding 9 and 10 corresponds. F i g. 4, in which the angular position Θ of the shaft 11 is shown in abscissas, shows that the voltage E plotted on the ordinates starts from 0 for a given position serving as the starting position of the shaft 11, for a rotation of the shaft by 90 ° via a Maximum goes, falls back to 0 when the shaft has rotated 180 °, and finally reaches a new maximum when the shaft has passed 270 °. This image of the diagram depends essentially on the profile of the cams, where the voltage E can be a linear, sine or other function of the angle of rotation of the shaft. It should be noted that in order to achieve a symmetrical and uniform curve, the cams must be corrected slightly in relation to the theoretical shape intended for them by attaining them in order to compensate for the possible stray effect of the magnetic field.
Das in der zweiten Ausführungsform dargestellte Gerät weicht von der ersten Ausführungsform hauptsächlich durch die Form der Nocken und dadurch ab, daß diese oberhalb der mit 16 a, 17 a bzw. 18 a bezeichneten Polteile des Ankers angeordnet sind. Im übrigen ist das Gerät etwa gleich: Eine Primärwicklung 19 ist auf der Mittelsäule 18 des Ankers angeordnet, und zwei Sekundärwicklungen 20 und 21 sind jeweils auf den Säulen 16 und 17 angeordnet. Sie liegen in Reihe und sind entgegengesetzt gewikkelt. Die Nocken mit spiralförmig verlaufender Umfangslinie sind mit 22 bzw. 23 bezeichnet. Sie werden von einer Welle 24 getragen, deren Winkelstellung gemessen werden soll. Diese Welle ist mit Hilfe von zwei Kugellagern 26, von denen eines schematisch dargestellt ist und die durch von der Welle 24 getragene Klemmringe 27 sowie durch am Rahmen 25 befestigte Klemmringe 28 gehalten werden, in dem das Gestell des Geräts bildenden Rahmen 25 drehbar gelagert.The apparatus shown in the second embodiment differs mainly from the first embodiment by the shape of the cams and from the fact that they are above the 16 a, 17 a and 18 a designated pole parts of the armature are arranged. Otherwise the device is roughly the same: a primary winding 19 is arranged on the center pillar 18 of the armature, and two secondary windings 20 and 21 are arranged on pillars 16 and 17, respectively. They lie in a row and are wound in opposite directions. The cams with a spiral circumferential line are denoted by 22 and 23, respectively. you will be carried by a shaft 24, the angular position of which is to be measured. This wave is with the help of two ball bearings 26, one of which is shown schematically and the one carried by the shaft 24 Clamping rings 27 and are held by clamping rings 28 attached to the frame 25, in which the frame of the device forming frame 25 rotatably mounted.
Die Form und die Abmessung der Nocken 22 und 23 sind so, daß der größte Radius des kleinsten der beiden Nocken 23 etwa gleich dem kleinsten Radius des größten der beiden Nocken 22 ist.The shape and dimensions of the cams 22 and 23 are such that the largest radius of the smallest of the two cams 23 is approximately equal to the smallest radius of the largest of the two cams 22.
Das Diagramm wird durch das erläuternde Bild in F i g. 7 dargestellt. Wie gezeigt, geht die an den Anschlüssen des Sekundärkreises vorhandene Spannung E über einen einzigen Höchstwert, der etwa einem Winkel Θ von 300° der Welle 24 entspricht. Auf diese Weise kann man zwischen 0 bis 300° schwankende Winkelverstellungen der Welle 24 durch einfaches Ablesen der Spannung E unmittelbar messen, ohne daß irgendeine Umrechnung dieser Ablesung notwendig wäre.The diagram is illustrated by the explanatory picture in FIG. 7 shown. As shown, the voltage E present at the connections of the secondary circuit goes above a single maximum value, which corresponds approximately to an angle Θ of 300 ° of the shaft 24. In this way, angular displacements of the shaft 24 which vary between 0 and 300 ° can be measured directly by simply reading off the voltage E , without any conversion of this reading being necessary.
Bei der abgeänderten Bauart nach Fig. 8 enthält der Primärkreis zwei Wicklungen 29 und 30, während der Sekundärkreis nur eine einzige Wicklung 31 enthält. Die Wicklungen 29 und 30 werden jeweils von den seitlichen Säulen 32 und 33 des ferromagnetischen Ankers getragen, während die Wicklung 31 von der Mittelsäule 34 getragen wird. Die Primärwicklungen 29 und 30 sind in entgegengesetzter Richtung gewickelt und liegen parallel. Außerdem ist ein in Reihe mit der Wicklung 29 liegender Widerstand 35 angeschlossen. Schließlich sind die beiden mit 36 und 37 bezeichneten, von einer gemeinsamen Welle 38 getragenen Nocken gleich und haben gleiche Abmessungen. Während sie beide eine spiralförmig verlaufende Umfangslinie haben, sind sie auf der Welle 38 entgegengesetzt zueinander angeordnet. Infolge des Widerstandes 35 erhält die Wicklung 30 den gesamten Primärstrom, während die Wicklung 29 nur die Hälfte der Primärspannung erhält. Bei dieser abgeänderten Bauform verändert sich die an den Anschlüssen der Sekundärwicklung vorhandene Spannung mit der Winkelstellung der Welle 38 in einer Weise, die der in Fig. 7 dargestellten zweiten Ausführungsform entspricht.In the modified design of Fig. 8, the primary circuit includes two windings 29 and 30, while the secondary circuit contains only a single winding 31. The windings 29 and 30 are respectively supported by the side columns 32 and 33 of the ferromagnetic armature, while the winding 31 is supported by the center pillar 34. The primary windings 29 and 30 are in opposite directions Direction wound and lie parallel. There is also a resistor in series with winding 29 35 connected. Finally, the two designated 36 and 37 are of a common one Shaft 38 carried cams the same and have the same dimensions. While they both have a spiral have running circumferential line, they are arranged on the shaft 38 opposite to each other. As a result of the resistor 35, the winding 30 receives the entire primary current, while the winding 29 receives only half of the primary voltage. With this modified design, the changes The voltage present at the connections of the secondary winding with the angular position of the shaft 38 in a manner corresponding to the second embodiment shown in FIG.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beschriebenen und dargestellten beispielsweisen Ausführungsformen beschränkt. Man kann daran zahlreiche, dem Fachmann entsprechend der jeweils beabsichtigten Anwendung naheliegende Abänderungen vornehmen, ohne daß man dadurch den Bereich der Erfindung verläßt. So können beispielsweise das Profil der Nocken sowie auch die Form und die Anordnung der Polteile unterschiedlich sein. Die Primär- und Sekundärwicklung können auch unterschiedlich angeordnet sein. Die Nocken können durch Scheiben mit kreisrundem Profil jedoch veränderlicher Dicke ersetzt werden. Schließlich kann das Gerät in mindestens einem seiner Luftspalte mit einem verstellbaren Teil aus ferromagnetischem Material versehen sein, das zwecks Eichung das Korrigieren der erhaltenen Spannungskurve gestattet.The invention is of course not limited to the exemplary embodiments described and illustrated limited. You can use numerous, the skilled person according to the intended in each case Make changes that are obvious to the application without affecting the area of the Invention leaves. For example, the profile of the cams as well as the shape and the arrangement the pole pieces may be different. The primary and secondary windings can also be different be arranged. However, the cams can be varied by using discs with a circular profile Thickness to be replaced. Finally, the device can in at least one of its air gaps with a adjustable part made of ferromagnetic material, the correcting for the purpose of calibration the voltage curve obtained.
Claims (3)
Deutsche Patentschrift Nr. 908 921;
französische Patentschrift Nr. 1144 353.Considered publications:
German Patent No. 908 921;
French patent specification No. 1144 353.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH1189287X | 1959-04-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1189287B true DE1189287B (en) | 1965-03-18 |
Family
ID=4562116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEO6787A Pending DE1189287B (en) | 1959-04-23 | 1959-05-29 | Inductive transducer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1189287B (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE2738011A1 (en) * | 1977-08-23 | 1979-03-01 | Vnii Str I Doroschnogo Mash Vn | Inductive transducer to convert relative motion of objects - forms electrical signals by use of main and auxiliary coil screens connected to object in gap between coils |
| DE3039696A1 (en) * | 1979-11-29 | 1981-06-04 | Elektrowatt AG, 8008 Zürich | OPERATOR FOR AN ACTUATOR |
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-
1959
- 1959-05-29 DE DEO6787A patent/DE1189287B/en active Pending
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