DE1811930C

DE1811930C - Device for measuring quantities to be measured

Info

Publication number: DE1811930C
Authority: DE
Inventors: Horst 7064 Geradstetten Strahlendorf Dieter 7300 Esslingen He gensberg Grossner
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Publication date: 1971-09-23

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung «um Messen von Meßgrößen in rotatoriscb odsr periodisch bewegten Bauteilen, z, B. von Kolben in Brennkraftmaschinen, mit Hilfe eines Gebers, dessen ohrmchcr Widerstand von der Meßgröße beeinflußbar ist und J der mit dem Bauteil fest verbunden ist, mit einer Leitung vom Geber zu einer ersten, ebenfalls am Bauteil befestigten Spule, mit einer ortsfest vorgesehenen zweiten Spule, die in einer bestimmten Stellung des Bauteils mit der ersten Spule optimal gekoppelt ist, mit einem die Spulen in der bestimmten Stellung auf Resonanz abstimmenden Kondensator und mit einem mit dem so gebildeten Schwingkreis verbundenen Generator.The invention relates to a device for measuring measured variables in rotationally or periodically moving components, e.g. pistons in internal combustion engines, with the aid of a transmitter whose ear resistance can be influenced by the measured variable and which is firmly connected to the component a line from the transmitter to a first coil, also attached to the component, with a stationary second coil which is optimally coupled to the first coil in a specific position of the component, with a capacitor that tunes the coils to resonance in the specific position and with a generator connected to the resonant circuit formed in this way.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist an einem Kolben eines Explosionsmotors ein Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC) befestigt, dessen Zuleitung zur Sekundärspule eines Übertragers führt. Dieser Übertrager umfaßt eine zylindrische Wicklung, die auf einem Ferritkern auf- »0 gewickelt ist. Der Ferritkern seinerseits ist auf der üblicherweise nach unten weisenden Stirnwand des Kolbens hängend befestigt. Geht der Kolben samt NTC und Sekundärspule auf und ab, so taucht die Sekundärspule dabei zeitweilig in eine Primärwicklung des Übertragers, die fest im Motorgehäuse vorgesehen ist. Bei einem Arbeitsspiel ist dabei die Anordnung so getroffen, daß sich die Sekundärspule der Primärspule nähert, in diese hineintaucht, eine Stelle optimaler Kopplung erreicht, über diese Stelle hinausfährt, danach umkehrt, wiederum die Stelle optimaler Kopplung erreicht und sich dann wieder entfernt. Parallel zur Primärspule liegt ein Kondensator, der für den Fall der optimalen Kopplung den so gebildeten Schwingkreis auf Resonanz abstirrlmt. Der Schwingkreis wird von einem Generator gespeist, der mit dem Kondensator verbunden ist. Im Betrieb greift man die Spannung des Schwingkreises ab und macht sie z. B. auf einem Bildschirm sichtbar. Steigt die Temperatur des Kolbens, so verringert sich der Widerstand des NTC, d. h., der Schwingkreis wird mehr bedämpft. Aus der Lage des Punktes größter (oder kleinster) Spannung ;-.'.·.-.:· ■. „..<.: Bczugssr>"rviri· ^v->n tvzv . ι ;_ Temperatur im Kolben SL'iiiiciScn. In a known device of this type, a resistor with a negative temperature coefficient (NTC) is attached to a piston of an explosion engine, the feed line of which leads to the secondary coil of a transformer. This transformer comprises a cylindrical winding which is wound on a ferrite core. The ferrite core, for its part, is suspended from the end wall of the piston, which usually points downwards. If the piston, including the NTC and the secondary coil, goes up and down, the secondary coil is temporarily immersed in a primary winding of the transformer, which is permanently provided in the motor housing. In a work cycle, the arrangement is such that the secondary coil approaches the primary coil, dips into it, reaches a point of optimal coupling, goes beyond this point, then turns around, again reaches the point of optimal coupling and then moves away again. A capacitor is located parallel to the primary coil, which, in the event of an optimal coupling, disconnects the oscillating circuit formed in this way to resonance. The resonant circuit is fed by a generator that is connected to the capacitor. In operation one taps the voltage of the resonant circuit and makes it z. B. visible on a screen. If the temperature of the piston rises, the resistance of the NTC decreases, ie the resonant circuit is more dampened. From the position of the point of greatest (or smallest) stress; -. '. · .- .: · ■. ".. <.: Bczugssr>" rviri · ^v -> n tvzv . Ι; _ Temperature in the flask SL'iiiiciScn.

Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die Temperatur im Explosionsmotor bzw. Kolben nicht nur wie erwünscht auf den NTC, sondern auch vor allem auf die Eigenschaften des Übertragers einen Einfluß hat. Es kann nun sein, daß der Schwingkreis in der Resonanzfrequenz verstimmt wird, d. h., daß der Generator ihn mit einer falschen Spannung speist. Man erhält dann zwar auch den typischen Spannungsverlauf am Resonanzkreis, wie im Resonanzfall, jedoch sind die nunmehr feststellbaren Maxima kein echtes Maß mehr für den Widerstand des NTC bzw. für die Temperatur, verglichen mit einem ordentlichen Betrieb bei Arbeiten im Resonanzbereich.However, this method has the disadvantage that the temperature in the explosion engine or piston is not only as desired on the NTC, but above all on the properties of the transformer Has influence. It can now be that the resonance frequency of the resonant circuit is detuned, i.e. i.e. that the generator is feeding it with the wrong voltage. The typical voltage curve at the resonance circuit is then obtained, as in the case of resonance, however the now ascertainable maxima are no longer a real measure for the resistance of the NTC or for the temperature compared to normal operation when working in the resonance range.

Ferner ist nachteilig, daß bei dem bekannten Verfahren die Zuleitungskabel zum Schwingkreis eine äußerst exakt abgemessene Länge haben müssen. Die Toleranz bei einem 10 m langen Kabel ist ± 2 cm.A further disadvantage is that in the known method, the supply cable to the resonant circuit must have extremely precisely measured length. The tolerance for a 10 m long cable is ± 2 cm.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, bei der Verstimmungen keine nachteiligen Folgen haben und bei der durch die Verwendung hochohmiger NTC-Widerstände die Empfindlichkeit gesteigert werden kann und das wesentlich größere Meßkabel-Toleranzen hat.The object of the invention is to provide a device in which detuning does not have any disadvantageous effects Have consequences and the sensitivity due to the use of high-value NTC resistors can be increased and that has much larger measuring cable tolerances.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindunßsgemli« far Generator ein Wobbei-Gene. rätor hl? dessen Wobbcl-Frequenz sich wesentlich von der Resonanz-Frequenz de« Bauteils unter-This object is achieved in that erfindunßsgemli "far generator a Wobbei genes. councilor hl? whose wobble frequency differs significantly from the resonance frequency of the component

iuidcl. ,iuidcl. ,

Vorteilhaft ist die Wobbel-Frequenz wesentlich höher al« die Resonanz'Frequenz des Bauteils. An sich Ist ca auch möglich, eine Wobbel-Frequenz zu verwenden, die wesentlich niedrer als die Resonanz-Frequenz des Bauteils ist, WUhIt man jedoch die wesentlich höhere Frequenz, so verkürzt sich die Meßzeit, und die Spitzcnwertgleichrichtung bei Hochfrequenz ist besser möglich.The wobble frequency is advantageously much higher than the resonance frequency of the component. On It is also possible to use a wobble frequency use, which is much lower than the resonance frequency of the component, but WUhIt the significantly higher frequency, the measurement time is shortened, and the peak value rectification at high frequency is better possible.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen «us der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Aus/Uhrungübeispiels hervor. In der Zeichnung zeigtFurther advantages and features of the invention emerge from the following description of a preferred embodiment example. In the drawing shows

Fig. 1 ein Spannungs-Zeit-Diagramm,1 shows a voltage-time diagram, Fig. 2 ein vereinfachtes Schaltbild der Erfindung,2 shows a simplified circuit diagram of the invention,

Fi g. 3 ein Diagramm ähnlich Fig. I.Fi g. 3 a diagram similar to Fig. I.

Ein Wobbelgenerator 11 hat z. B. eine Frequenz von 400 kH/ I 50 kHz. Ein Widerstand R dient uls Meßwiderstand. An zwei Klemmen 12 und 13 kann die Meßspannung abgenommen werden. Ein Übertrager V weist eine Primärspule51 und eine Sekundärspule.S'2 auf und ist zusammen mit einem Kondensator C auf eine Resonanzfrequenz von normalerweise 400 kHz abgestimmt. Zu diesem Resonanzkreis gehört auch ein NTC, dessen Widerstandswert bei der Abstimmung auf Resonanz in üblicher Weise berücksichtigt wird.A wobble generator 11 has, for. B. a frequency of 400 kH / I 50 kHz. A resistor R serves as a measuring resistor. The measuring voltage can be taken from two terminals 12 and 13. A transformer V has a primary coil 51 and a secondary coil S'2 and, together with a capacitor C, is tuned to a resonance frequency of normally 400 kHz. This resonance circuit also includes an NTC, the resistance value of which is taken into account in the usual way when tuning to resonance.

Der NTC und die Sekundärspule 52 sind an einem Kolben einer Verbrennungskraftmaschine starr befestigt und gehen mit diesem auf und nieder. Auf einer Teilstrecke dieses Weges gelangt die Sekundärspule 52 in den Bereich der Primärspule 51, und zwar taucht die Sekundr^pule 52 in die Primarspule 51 hinein und teilweise wieder aus ihr heraus. D^i(> P'imarspule51 ist dabei fest im Motorgehäuse angebracht.The NTC and the secondary coil 52 are rigidly attached to a piston of an internal combustion engine and go up and down with it. On a section of this path, the secondary coil 52 arrives in the area of the primary coil 51, namely the secondary coil 52 dips into the primary coil 51 and partially out of it again. D ^{i (>} P'imarspule51 is firmly attached to the motor housing.

Man kann nun den ^oitvmgsverlauf an den Klemmen 12, 13 auf cinn* BüuwHrni sichtbar machen und erhält dann Kurven, wie sie ■>! Fig. i düfccstellt sind. Die gestrichelt dargestellte Kurve entspricht einem Meßwert hoher Temperatur, während die ausgezogen bezeichnete Kurve einem Meßwert niedrigerer Temperatur entspricht.One can now look at the course of action on the Terminals 12, 13 visible on cinn * BüuwHrni make and then get curves as they ■>! Fig. I are approved. The curve shown in dashed lines corresponds to a measured value of high temperature, while the curve marked with a solid line corresponds to a measured value corresponds to a lower temperature.

An Hand der ausgezogenen bezeichneten Kurve soll nun ein Arbeitsspiel beschrieben werden. Die Flanke 14 entspricht der Annäherung der Sekundärspule 52 an die Primärspule 51. In Punkt 16 ist die Sekundärspule 52 so weit in die Primärspule 51 eingetaucht, daß man hier die Stelle optimaler Kopplung hat. Über diesen Punkt hinaus läuft die Sekundärspule 52 noch ein kleines Stück und kehrt dann im Punkt 17 um. Im Punkt 18 wird zum zweiten Mal ein Punkt optimaler Kopplung erreicht, und die Flanke 19 entspricht nun wieder dem Umstand, daß sich die Sekundärspule 52 von der Primärspule 51 entfernt.A working cycle will now be described using the drawn-out curve indicated. the Edge 14 corresponds to the approach of the secondary coil 52 to the primary coil 51. In point 16 is the Secondary coil 52 immersed so far into the primary coil 51 that one finds the point of optimal coupling here has. Beyond this point, the secondary coil 52 runs a short distance and then reverses in point 17 around. At point 18 a point of optimal coupling is reached for the second time, and the Edge 19 now corresponds again to the fact that the secondary coil 52 is separate from the primary coil 51 removed.

Als Meßpunkt verwendet man entweder den Punkt 16 oder 18 und schließt aus ihm auf die Temperatur des NTC.Either point 16 or 18 is used as the measuring point and the temperature is deduced from it of the NTC.

Wie bereits erwähnt, hat der Wobbel-Generator 11 einen Frequenzhub. Auf dem Bildschirm bewirkt dies, daß die Kurven keine scharf gezeichneten Linien sind. Vielmehr erhält man bei genauerer Darstellung einen Verlauf ähnlich Fig. 3. Zwischen den zweiAs already mentioned, the wobble generator 11 has a frequency deviation. Effects on the screen this is that the curves are not sharply drawn lines. Rather, one gets with a more precise representation a course similar to FIG. 3. Between the two

Kurven 19 und 21 befindet sich ein aufgehelltes Gebiet 22, das jedoch nicht stört, denn auch hier ist für die Messung der Punkt 16 oder der Punkt 18 maßgeblich, der sich immer gaiö oben im Kurvenverlauf befindet, SCurves 19 and 21 there is a lightened area 22, which, however, does not disturb, because here is also for the measurement of point 16 or point 18 is decisive, which is always at the top of the curve located, S.

Durch das Wobbein erreicht man, daß man stets mindestens einmal den Fall erhält, daß der Schwingkreis mit seiner Resonanzfrequenz gesteuert wird.Through the wobble one achieves that one is always at least once receives the case that the resonant circuit is controlled with its resonance frequency.

BuIm AusfUhrungsbeispiel kann sich die Resonanzfrequenz von 350 bis 450 kHz verstimmen, ohne daß sich hier schädliche Folgen ergeben würden.In the exemplary embodiment, the resonance frequency can be out of tune from 350 to 450 kHz without harmful consequences would arise here.

Das erfindungsgemüße Verfahren ist nicht auf die Verwendung bei hin- und hergehenden Kolben beschränkt. Vielmehr läßt es sich auch bei Turbinen od. dgl, .verwenden. Hier ist nur dafür Sorge zu tragen, daß sich die Sekundärspule S2 durch die Primärspule 51 hindurch bewegen kann. Man erhält dann auf dem Bildschirm nicht zwei Punkte 16 und 18, sondern nur noch einen, da ja keine Richtungsumkehr mehr erfolgt. Die Vorteile der sehr weitgehen- so den Unabhängigkeit von Verstimmungen, der unkritischen Kabellänge und der Verwendbarkeit hochohmiger NTC-Widerstände bleibt jedoch auch hier erhalten.The inventive method is not on the Limited use with reciprocating pistons. Rather, it can also be used with turbines or the like. It is only necessary here to ensure that the secondary coil S2 can move through the primary coil 51. You get then not two points 16 and 18 on the screen, but only one, since the direction is no longer reversed. The advantages of the very far- so The independence from detuning, the uncritical cable length and the usability of high-value NTC resistors, however, remain here as well receive.

Im Versuch hat sich gezeigt, daß eine Wobbel-Frequenz von 25 kHz ausreicht, wenn die DrehzahlThe experiment has shown that a wobble frequency of 25 kHz is sufficient if the speed des Explosionsmotors maximal 6000 U/min isi, was einer Frequenz von 100 kHz entspricht,of the explosion engine a maximum of 6000 rpm isi, which corresponds to a frequency of 100 kHz,

Claims

Patent claims:

1. Vorrichtung zum Messen von Meßgrößen in rotatorisch oder periodisch bewegten Bauteilen, ζ B von Kolben in Brennkraftmaschinen, mit Hilfe eines Gebers, dessen ohmscher Widerstand von der Meßgröße beeinflußbar 1st und der mit dem Bauteil fest verbunden ist, mit einer Leitung vom Geber zu einer ersten, ebenfalls am Bauteil befestigten Spule, mit einer ortsfest vorgesehenen zweiten Spule, die in einer bestimmten Stellung des Bauteils mit der ersten Spule optimal gekoppelt ist, mit einem die Spulen in der bestimmten Stellung auf Resonanz abstimmenden Kon densator und mit einem mit dem so gebildeten Schwingkreis verbundenen Generator, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator ein Wobbel-Generator (11) ist, dessen Wobbel-Frequenz sich wesentlich von der Resonanz-Frequenz des Bauteils unterscheidet.1. Device for measuring measured variables in rotationally or periodically moving components, ζ B of pistons in internal combustion engines, with the help of a transmitter, whose ohmic resistance can be influenced by the measured variable and is firmly connected to the component, with a line from the encoder to a first coil, also attached to the component, with a stationary one second coil, which is optimally coupled to the first coil in a specific position of the component, with a con that tunes the coils to resonance in the specific position capacitor and with a generator connected to the resonant circuit thus formed, thereby characterized in that the generator is a wobble generator (11), the wobble frequency of which is substantially different from the resonance frequency of the component differs.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wobbel-Frequenz wesentlich höher als die Resonanz-Frequenz des Bauteils ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the wobble frequency is significantly higher than the resonance frequency of the component.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings