[go: up one dir, main page]

DE20203298U1 - Measurement value transducer, especially a linear displacement transducer for use in a blowout preventer for an oil or gas well, has a bit pattern generator whose signal is detected and evaluated to indicate component position - Google Patents

Measurement value transducer, especially a linear displacement transducer for use in a blowout preventer for an oil or gas well, has a bit pattern generator whose signal is detected and evaluated to indicate component position

Info

Publication number
DE20203298U1
DE20203298U1 DE20203298U DE20203298U DE20203298U1 DE 20203298 U1 DE20203298 U1 DE 20203298U1 DE 20203298 U DE20203298 U DE 20203298U DE 20203298 U DE20203298 U DE 20203298U DE 20203298 U1 DE20203298 U1 DE 20203298U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bit pattern
sensor according
individual
scanning
bit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE20203298U
Other languages
German (de)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OneSubsea GmbH
Original Assignee
Cameron GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cameron GmbH filed Critical Cameron GmbH
Priority to DE20203298U priority Critical patent/DE20203298U1/en
Priority to BR0308140-0A priority patent/BR0308140A/en
Priority to DE10392297T priority patent/DE10392297B4/en
Priority to PCT/EP2003/002078 priority patent/WO2003074977A1/en
Priority to GB0421150A priority patent/GB2405757B/en
Priority to US10/506,221 priority patent/US7091883B2/en
Priority to AU2003206963A priority patent/AU2003206963A1/en
Publication of DE20203298U1 publication Critical patent/DE20203298U1/en
Priority to NO20044210A priority patent/NO20044210L/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/249Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using pulse code
    • G01D5/2492Pulse stream
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/249Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using pulse code
    • G01D5/2492Pulse stream
    • G01D5/2495Pseudo-random code

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

Measurement value transducer (1) for measuring at least one kinematic measurement value, especially for use in a device (2) for mineral oil and gas production. Said device has a first device part (3) that moves relative to a second fixed device part (4). As the moving part moves along a movement direction (5) a bit pattern is generated, from which position specific bit pattern groups can be sampled by a sampling unit (8).

Description

• ··

· t· t

MESSWERTAUFNEHMERTRANSDUCERS

Die Erfindung betrifft einen Messwertaufnehmer für wenigstens eine kinematische Messgröße, insbesondere bei Vorrichtungen zur Erdöl- und Erdgasgewinnung, mit einem in der oder durch die Vorrichtung bewegbaren ersten Vorrichtungsteil, dessen kinematische Messgröße zu bestimmen ist, und einem relativ zum ersten Vorrichtungsteil stationären zweiten Vorrichtungsteil.The invention relates to a measuring sensor for at least one kinematic measurement variable, in particular in devices for oil and natural gas extraction, with a first device part which is movable in or through the device and whose kinematic measurement variable is to be determined, and a second device part which is stationary relative to the first device part.

Solche Messwertaufnehmer dienen beispielsweise zur Bestimmung der Position beim Verschieben des beweglichen Vorrichtungsteils relativ zum stationären Vorrichtungsteil. Durch die Verschiebung der Teile zueinander wird die Stellung einer Absperreinrichtung, einer Ausbruchsventilanordnung (Blow-out preventer), einer Drehverstellvorrichtung, eines Ventils, einer Drossel oder dergleichen festgestellt und an gewünschter Stelle als Positionsinformation dargestellt. Die entsprechenden Vorrichtungen werden bei der Erdöl- und Erdgasgewinnung eingesetzt, um entlang von Förderleitungen zu fördern, die Förderleitungen in der Förderleistung zu ändern, die Förderleitungen in einem Notfall zu schließen, den Förderleitungen Chemikalien gesteuert zuzusetzen oder dergleichen. In jedem Fall ist eine genaue Kenntnis der Relativstellung von bewegbarem Vorrichtungsteil und stationärem Vorrichtungsteil notwendig.Such sensors are used, for example, to determine the position when the movable part of the device is moved relative to the stationary part of the device. By moving the parts relative to each other, the position of a shut-off device, a blow-out preventer, a rotary adjustment device, a valve, a throttle or the like is determined and displayed as position information at the desired location. The corresponding devices are used in oil and gas extraction to extract along production lines, change the output of the production lines, close the production lines in an emergency, add chemicals to the production lines in a controlled manner or the like. In each case, precise knowledge of the relative position of the movable part of the device and the stationary part of the device is necessary.

Bisher erfolgte die Positionsbestimmung beispielsweise dadurch, dass einer Spindel, einem Kolben oder einem anderen beweglichen Vorrichtungsteil ein Maßstab zugeordnet war, von dem die entsprechende Stellung des bewegbaren Vorrichtungsteils relativ zum stationären Vorrichtungsteil ablesbar ist. Eine weitere bekannte Möglichkeit zur Bestimmung der Position ist ein Potentiometer oder ein linearer Widerstand, relativ zu welchem sich ein Kontakt bei Bewegung des beweglichen Vorrichtungsteils verstellt, so dass sich der erfasste Widerstand ändert.Previously, position determination was carried out, for example, by assigning a scale to a spindle, a piston or another movable part of the device, from which the corresponding position of the movable part of the device relative to the stationary part of the device can be read. Another known possibility for determining the position is a potentiometer or a linear resistor, relative to which a contact adjusts when the movable part of the device moves, so that the detected resistance changes.

Schließlich ist noch eine Möglichkeit zur Positionsbestimmung bekannt, bei der im gleichen linearen Abstand Schlitze oder dergleichen in einem Maßstab angeordnet sind. Diese werden erfasst und gezählt, um entsprechende Positionen zu bestimmen. Statt einer linearen Anordnung solcher Schlitze ist auch bereits eine Drehscheibe mit Schiit-Finally, there is another way of determining positions in which slots or similar are arranged at the same linear distance on a scale. These are recorded and counted in order to determine corresponding positions. Instead of a linear arrangement of such slots, a turntable with a sliding

i"r\ .&Ggr;&Ggr;":.P-: i"r\ .&Ggr;&Ggr;":.P-:

·· ... ,. &psgr;9 99 #2-&phgr; ·· ... ,. &psgr;9 99 # 2 -&phgr;

zen in konstantem Abstand in Umfangsrichtung bekannt, die ebenfalls durch Lichtdetektoren oder dergleichen erfasst und anschließend gezählt werden.zen at a constant distance in the circumferential direction, which are also detected by light detectors or the like and then counted.

Nachteilig bei diesen so bekannten Messwertaufnehmern ist, dass zusätzlich zur Abtastung der gleichartigen und gleich beabstandeten Unterteilung auf dem entsprechenden Maßstab, wie beispielsweise Schlitze in einer Encoderscheibe, die entsprechenden Unterteilungen zusätzlich zur Abtastung aufsummiert werden müssen, um eine entsprechende Positionsinformation zu erhalten. Weiterhin ist bei den vorbekannten Messwertaufnehmern nicht ohne weiteres erkennbar, in welcher Richtung sich tatsächlich bewegt wird, da beispielsweise bei einer gradlinigen Bewegung nicht ohne weiteres erkennbar ist, ob sich nach links oder rechts bewegt wird. Dies gilt analog für eine drehende Kodierscheibe, bei der die Drehrichtung nicht ohne weiteres durch den Messwertaufnehmer feststellbar ist.The disadvantage of these well-known sensors is that in addition to scanning the similar and equally spaced divisions on the corresponding scale, such as slots in an encoder disk, the corresponding divisions must be added up in addition to the scanning in order to obtain the corresponding position information. Furthermore, with the previously known sensors it is not immediately clear in which direction the movement is actually taking place, since, for example, in a straight-line movement it is not immediately clear whether the movement is to the left or to the right. The same applies to a rotating encoder disk, where the direction of rotation cannot be easily determined by the sensor.

Ein weiteren Nachteil ist, dass beispielsweise bei Ausfall einer Elektronik des Messwertaufnehmers die Relativposition zwischen bewegbarem Vorrichtungsteil und stationärem Vorrichtungsteil nicht mehr feststellbar ist, und bis an ein Ende des möglichen Relativbewegungsbereichs bewegt werden muss, um die entsprechende Positionsbestimmung erneut durchzuführen.A further disadvantage is that, for example, if the electronics of the measuring sensor fail, the relative position between the movable part of the device and the stationary part of the device can no longer be determined and must be moved to one end of the possible relative movement range in order to carry out the corresponding position determination again.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Messwertaufnehmer der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass in einfacher konstruktiver und preiswerter Weise sowohl Richtung der Bewegung als auch die jeweilige Position ohne Zurückkehren bis an Enden des Bewegungsbereichs feststellbar ist.The invention is therefore based on the object of improving a measuring sensor of the type mentioned at the outset in such a way that both the direction of movement and the respective position can be determined without returning to the ends of the movement range in a simple, structural and inexpensive manner.

Diese Aufgabe wird in Zusammenhang mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass erstes und/oder zweites Vorrichtungsteil ein entlang einer Bewegungsrichtung sich änderndes Bitmuster aufweisen, von welchem positionsspezifische Bitmustergruppen durch eine am jeweils anderen Vorrichtungsteil angeordnete Abtasteinrichtung abtastbar sind.This object is achieved in connection with the features of the preamble of claim 1 in that the first and/or second device part have a bit pattern that changes along a direction of movement, from which position-specific bit pattern groups can be scanned by a scanning device arranged on the respective other device part.

Durch die Änderung des Bitmusters in Bewegungsrichtung und die verschiedenen positionsspezifischen Bitmustergruppen ist einerseits in einfacher Weise die tatsächlicheBy changing the bit pattern in the direction of movement and the various position-specific bit pattern groups, the actual

Richtung der Bewegung feststellbar. In welcher Weise sich das Bitmuster ändert ist bekannt, und durch die Abtastung des Bitmusters ist daher einfach feststellbar, in welcher Richtung bewegt wird. Da außerdem die entsprechenden Bitmustergruppen des Bitmusters positionsspezifisch sind, ist auch bei einem vorübergehenden Ausfall einer entsprechenden Elektronik oder dergleichen des Messwertaufnehmers in einfacherweise bei erneuter Infunktionsnahme möglich, die gegenwärtige Relativposition zwischen erstem und zweitem Vorrichtungsteil zu erfassen. Dabei wäre es höchstens notwendig, das erste Vorrichtungsteil soweit zu verschieben, dass die nächstliegende Bitmustergruppe durch die Abtasteinrichtung wieder eindeutig erfassbar ist. Auf keinen Fall ist eine Rückbewegung des ersten Vorrichtungsteils bis an ein Ende des Bewegungsbereichs notwendig, um von dort die Positionsbestimmung bzw. die Bestimmung der entsprechenden kinematischen Messgröße erneut durchzuführen.Direction of movement can be determined. The way in which the bit pattern changes is known, and by scanning the bit pattern it is therefore easy to determine in which direction the movement is taking place. In addition, since the corresponding bit pattern groups of the bit pattern are position-specific, even in the event of a temporary failure of the corresponding electronics or the like of the measuring sensor, it is still possible to easily record the current relative position between the first and second parts of the device when the device is switched back on. At most, it would be necessary to move the first part of the device so far that the closest bit pattern group can be clearly detected again by the scanning device. Under no circumstances is it necessary to move the first part of the device back to one end of the movement range in order to determine the position or the corresponding kinematic measurement variable again from there.

Insbesondere bei den entsprechenden Vorrichtungen der Erdöl- und Erdgasgewinnung ist eine solche nur minimale Bewegung des ersten Vorrichtungsteils zur erneuten Bestimmung der entsprechenden kinematischen Messgröße von Vorteil, da auf diese Weise die entsprechenden Vorrichtungen nicht beispielsweise im Falle eines Ventils in eine Schließstellung oder eine Öffnungsstellung vollständig zurück bewegt werden müssen. Statt dessen ist nur eine minimale Bewegung zur Erfassung der nächsten Bitmustergruppe notwendig.In particular, in the case of the corresponding devices in oil and gas extraction, such a minimal movement of the first part of the device for re-determining the corresponding kinematic measurement variable is advantageous, since in this way the corresponding devices do not have to be moved completely back into a closed or open position, for example in the case of a valve. Instead, only a minimal movement is necessary to record the next bit pattern group.

Schließlich ist in diesem Zusammenhang noch von Vorteil, dass eine Aufsummierung der abgetasteten Unterteilung eines entsprechenden Maßstabs nicht notwendig sind. Statt dessen ist durch jede positionsspezifische Bitmustergruppe die Relativposition zwischen ersten und zweitem Vorrichtungsteil eindeutig bestimmt.Finally, in this context, it is also advantageous that a summation of the scanned subdivisions of a corresponding scale is not necessary. Instead, the relative position between the first and second device parts is uniquely determined by each position-specific bit pattern group.

Um die Abtastung der Bitmustergruppen schneller durchführen zu können, kann die Abtasteinrichtung eine Anzahl von Einzelabtastelementen aufweisen. Je nach Anzahl dieser Einzelabtastelemente kann die entsprechende Bitmustergruppe teilweise oder auch vollständig in einem Abtastvorgang erfasst werden.In order to be able to scan the bit pattern groups more quickly, the scanning device can have a number of individual scanning elements. Depending on the number of these individual scanning elements, the corresponding bit pattern group can be partially or completely captured in one scanning process.

Die Zuordnung von Abtasteinrichtung und Bitmustergruppe kann vorzugsweise so erfolgen, dass eine Ausdehnung der Abtasteinrichtung bzw. der Einzelabtastelemente inThe assignment of scanning device and bit pattern group can preferably be carried out in such a way that an extension of the scanning device or the individual scanning elements in

Bewegungsrichtung im Wesentlichen einer Bitlänge eines jeden Einzelbits des Bitmusters entspricht. Dadurch wird durch jedes Einzelabtastelement auch jeweils ein Einzelbit direkt erfasst, ohne dass beispielsweise durch benachbarte Einzelabtastelemente ein Einzelbit oder durch ein Einzelabtastelement mehrere Einzelbits gleichzeitig erfasst werden. Dadurch wird die Auflösung bei der Erfassung der kinematischen Messgröße erhöht und gleichzeitig ist die Abtastung jedes Einzelbits sicher durchführbar. Um gegebenenfalls die Auflösung durch Bitmuster und Abtastelemente zu erhöhen, können n-Einzelbits einer Bitmustergruppe n+1 odern-1 Einzelabtastelemente zuordbar sein. Dadurch ist entweder die Skala mit dem Bitmuster beziehungsweise die mit den Einzelabtastelementen eine Noniusskala, die um jeweils ein Element kürzer ist. Sind beispielsweise 10 Einzelbits pro Bitmustergruppe vorgesehen, kann die Noniusskala der Einzelabtastelemente neun Einzelabtastelemente aufweisen. Dabei sind die 10 Bitmuster so lang wie die neun Einzelabtastelemente, so dass beispielsweise das erste Einzelbit um 1/10, das zweite um 2/10 usw. jeweils zum Einzelabtastelement verschoben ist.Direction of movement essentially corresponds to a bit length of each individual bit of the bit pattern. As a result, each individual scanning element also directly records an individual bit, without, for example, a single bit being recorded by adjacent individual scanning elements or several individual bits being recorded simultaneously by a single scanning element. This increases the resolution when recording the kinematic measurement variable and, at the same time, each individual bit can be reliably scanned. In order to increase the resolution using bit patterns and scanning elements if necessary, n individual bits of a bit pattern group can be assigned n+1 or n-1 individual scanning elements. As a result, either the scale with the bit pattern or the one with the individual scanning elements is a vernier scale that is one element shorter. If, for example, 10 individual bits are provided per bit pattern group, the vernier scale of the individual scanning elements can have nine individual scanning elements. The 10 bit patterns are as long as the nine individual sampling elements, so that, for example, the first individual bit is shifted by 1/10, the second by 2/10, etc., relative to the individual sampling element.

Es besteht die Möglichkeit, dass ein Bitmuster mehr Einzelbits enthält als Einzelabtastelemente in der Abtasteinrichtung enthalten sind. Dadurch wäre zur vollständigen Erfassung des Bitmusters ein Verschieben der Abtasteinrichtung relativ zum Bitmuster notwendig. Um den Abtastvorgang zu beschleunigen, kann jedem Einzelbit einer Bitmustergruppe (Datenwortbreite) ein Einzelabtastelement zugeordnet sein. Dadurch wird in einem Abtastvorgang die gesamte Datenwortbreite und damit die kinematische Messgröße erfasst.It is possible that a bit pattern contains more individual bits than there are individual scanning elements in the scanning device. This would require the scanning device to be moved relative to the bit pattern in order to fully capture the bit pattern. To speed up the scanning process, each individual bit of a bit pattern group (data word width) can be assigned an individual scanning element. This means that the entire data word width and thus the kinematic measurement variable is captured in one scanning process.

Die Auflösung der Erfassung der kinematischen Messgröße kann weiterhin dadurch vergrößert werden, wenn die Bitmustergruppen in Bewegungsrichtung um jeweils ein Einzelbit relativ zueinander verschoben sind. Das heißt, durch Verschieben der Abtasteinrichtung relativ zum Bitmuster um nur ein Einzelbit wird die nächste positionsspezifische Bitmustergruppe erfasst, so dass die Auflösung im Wesentlichen durch die Breite des Einzelbits bzw. des Einzelabtastelements festgelegt ist.The resolution of the acquisition of the kinematic measurement variable can be further increased if the bit pattern groups are shifted relative to each other by one single bit in the direction of movement. This means that by shifting the scanning device relative to the bit pattern by just one single bit, the next position-specific bit pattern group is acquired, so that the resolution is essentially determined by the width of the single bit or the single scanning element.

Bewegt sich bei den entsprechenden Vorrichtungen beispielsweise der erste Vorrichtungsteil in Längsrichtung innerhalb eines Gehäuses oder dergleichen, wobei das erste Vorrichtungsteil ein Kolben, eine Spindel oder dergleichen sein kann, ist es weiterhinIf, for example, the first device part in the corresponding devices moves in the longitudinal direction within a housing or the like, wherein the first device part can be a piston, a spindle or the like, it is furthermore

von Vorteil, wenn das Bitmuster sich in Längsrichtung der Vorrichtung erstreckt. Dadurch kann eine einfache Abtastung des Bitmusters bei der Relativbewegung von erstem und zweitem Vorrichtungsteil erfolgen.It is advantageous if the bit pattern extends in the longitudinal direction of the device. This allows the bit pattern to be easily scanned during the relative movement of the first and second parts of the device.

Das Bitmuster kann in unterschiedlicher Weise realisiert werden. Bei Bitmustern im Dualsystem müssen den Einzelbits nur jeweils zwei unterschiedliche Merkmale oder Zustände zuordbar sein. Die entsprechenden Merkmale/Zustände sind durch die Abtasteinrichtung feststellbar.The bit pattern can be implemented in different ways. For bit patterns in the binary system, only two different features or states need to be assigned to each individual bit. The corresponding features/states can be determined by the scanning device.

Ein Beispiel für zwei solcher Zustände für entsprechende Einzelbits ist, dass das entsprechende Bitmuster durch Vertiefungen und/oder Erhöhungen gebildet ist. Das heißt, Einzelbits können sich durch unterschiedliche Tiefen der Vertiefungen, Höhen der Erhöhungen oder dergleichen unterscheiden. Es können ebenfalls Vertiefungen und Erhöhungen abwechseln, wobei die Vertiefungen jeweils gleich tief und die Erhöhungen jeweils gleich hoch sein können.An example of two such states for corresponding individual bits is that the corresponding bit pattern is formed by depressions and/or elevations. This means that individual bits can differ in terms of different depths of the depressions, heights of the elevations or the like. Depressions and elevations can also alternate, whereby the depressions can each be the same depth and the elevations can each be the same height.

Die entsprechende Abtasteinrichtung ist in diesem Fall so ausgebildet, dass sie Vertiefungen und Erhöhungen und gegebenenfalls deren Tiefe bzw. Höhe erkennt.In this case, the corresponding scanning device is designed to detect depressions and elevations and, if applicable, their depth or height.

Eine andere Möglichkeit zur Realisierung eines solchen Bitmusters sind Bereiche unterschiedlicher Leitfähigkeit. Beispielsweise kann ein Einzelbit durch einen leitenden Bereich des entsprechenden Vorrichtungsteils und das nächste Einzelbit durch einen nicht leitenden Bereich gebildet sein. Ebenfalls ist denkbar, dass die Bereiche beispielsweise hoch leitend und gering leitend oder dergleichen sind.Another possibility for realizing such a bit pattern is areas of different conductivity. For example, a single bit can be formed by a conductive area of the corresponding device part and the next single bit by a non-conductive area. It is also conceivable that the areas are, for example, highly conductive and slightly conductive or the like.

Eine noch weitere Möglichkeit zur Realisierung eines Bitmusters kann darin gesehen werden, dass dieses durch Bereiche mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen gebildet ist. In diesem Fall könnte beispielsweise die Abtasteinrichtung über eine entsprechende Beleuchtungsmöglichkeit verfügen und das von den entsprechenden Bereichen reflektierte Licht erfassen. Da das Reflexionsvermögen unterschiedlich ist, kann zwischen den Einzelbits unterschieden werden.Another possibility for realizing a bit pattern is that it is formed by areas with different reflectivity. In this case, for example, the scanning device could have a corresponding illumination option and record the light reflected from the corresponding areas. Since the reflectivity is different, a distinction can be made between the individual bits.

Bei Bereichen mit unterschiedlicher Leitfähigkeit kann ein Einzelabtastelement beispielsweise wenigstens eine Spule aufweisen. Wird an diese eine Wechselspannung angelegt, so weist die Spule unterschiedliche Dämpfungen auf in Abhängigkeit von der Leitfähigkeit der entsprechenden erfassten Bereiche, die jeweils ein Einzelbit bilden. Dies gilt analog für Einzelbits aus unterschiedlichen Vertiefungen und/oder Erhöhungen, da auch diese Erhöhungen und Vertiefungen unterschiedliche Rückwirkungen auf eine mit einer Wechselspannung versorgte Spule haben.For areas with different conductivity, an individual scanning element can, for example, have at least one coil. If an alternating voltage is applied to this, the coil has different attenuations depending on the conductivity of the corresponding detected areas, each of which forms an individual bit. This applies analogously to individual bits from different depressions and/or elevations, since these elevations and depressions also have different effects on a coil supplied with an alternating voltage.

Außerdem kann ein Einzelabtastelement wenigstens eine Leuchtdiode aufweisen. Durch eine solche ist beispielsweise zwischen Bereichen mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen unterscheidbar. Eine Leuchtdiode kann auch zur Erfassung der Vertiefungen und/oder Erhöhungen dienen.In addition, an individual scanning element can have at least one light-emitting diode. This can be used, for example, to distinguish between areas with different reflectivity. A light-emitting diode can also be used to detect the depressions and/or elevations.

Um die kinematische Messgröße redundant bestimmen zu können, können zwei Abtasteinrichtungen, insbesondere direkt benachbart in Bewegungsrichtung angeordnet sein. Fällt beispielsweise eine der Abtasteinrichtungen aus, so ist die momentane Position sowie eine Veränderung der Position durch die entsprechende andere Abtasteinrichtung weiterhin feststellbar. Insbesondere zur Abtastung des gesamten Bewegungsbereichs der beiden Vorrichtungsteile ist es von Vorteil, wenn die Abtasteinrichtungen direkt benachbart angeordnet sind.In order to be able to determine the kinematic measurement value redundantly, two scanning devices can be arranged, in particular directly adjacent to one another in the direction of movement. If, for example, one of the scanning devices fails, the current position and a change in position can still be determined by the corresponding other scanning device. In particular, for scanning the entire range of movement of the two device parts, it is advantageous if the scanning devices are arranged directly adjacent to one another.

Abtasteinrichtung und Bitmuster sind entsprechend zur Richtung der Relativbewegung zwischen den beiden Vorrichtungsteilen angeordnet. Verläuft die Bewegungsrichtung beispielsweise gradlinig, so erstrecken sich auch entsprechend Bitmuster und Abtasteinrichtung gradlinig.The scanning device and bit pattern are arranged according to the direction of the relative movement between the two parts of the device. If the direction of movement is, for example, straight, the bit pattern and scanning device also extend in a straight line.

Andere Möglichkeiten für Bewegungsrichtungen, ist eine schraubenförmig verlaufende oder eine im Wesentlichen kreisförmig verlaufende Bewegungsrichtung. Bitmuster und Abtasteinrichtung können jeweils entsprechend angeordnet sein.Other possibilities for movement directions are a helical or a substantially circular movement direction. The bit pattern and scanning device can be arranged accordingly.

Die Bestimmung der kinematischen Messgröße kann so erfolgen, dass weder Bitmuster noch Abtasteinrichtung von außerhalb der Vorrichtung sichtbar sind. Dies bietet sich beispielsweise an, wenn Bitmuster und Abtasteinrichtung vor einer Beschädigung ge-The determination of the kinematic measurement variable can be carried out in such a way that neither the bit pattern nor the scanning device are visible from outside the device. This is useful, for example, if the bit pattern and the scanning device are to be protected from damage.

&ngr; &igr; "&igr; ■? &pgr;::; ·":= &ogr; &khgr; 11 ·= &ngr; &igr;"&igr; ■? &pgr;: : ; ·":= &ogr;&khgr; 11 ·=

schützt werden sollen, oder wenn die Vorrichtungen unter ungünstigen Umweltbedingungen eingesetzt werden, wie beispielsweise unterirdisch oder im maritimen Bereich. Durch die entsprechende Anordnung von Bitmustern und Abtasteinrichtungen können diese außerdem vor aggressiven Stoffen, vor Druck oder dergleichen geschützt werden. Eine vorteilhafte Anordnung kann darin gesehen werden, wenn das Bitmuster entlang insbesondere einer Innenwand einer Innenbohrung eines Kolbens der Vorrichtung ausgebildet ist. Statt im Inneren eines Kolbens kann es ebenfalls im Inneren einer Drehspindel, im Inneren einer verschiebbaren Stange oder im Inneren eines anderen verschieb- oder verstellbaren Betätigungselements angeordnet sein.are to be protected, or if the devices are to be used under unfavorable environmental conditions, such as underground or in the maritime sector. By arranging bit patterns and scanning devices accordingly, they can also be protected from aggressive substances, pressure or the like. An advantageous arrangement can be seen in the bit pattern being formed along an inner wall of an inner bore of a piston of the device. Instead of inside a piston, it can also be arranged inside a rotary spindle, inside a movable rod or inside another movable or adjustable actuating element.

Ist das Bitmuster an einer Innenwand einer solchen Innenbohrung eines Kolbens ausgebildet, so würde sich das Bitmuster zusammen mit dem Kolben bewegen und die Abtasteinrichtung wäre entsprechend am stationären Vorrichtungsteil angeordnet.If the bit pattern is formed on an inner wall of such an inner bore of a piston, the bit pattern would move together with the piston and the scanning device would be arranged accordingly on the stationary part of the device.

Eine weitere Möglichkeit zur Ausbildung eines Bitmusters kann darin gesehen werden, wenn dieses entlang eines mit einem Kolben insbesondere lösbar befestigten Bitmusterträgers ausgebildet ist. Das Bitmuster kann an dem entsprechenden Bitmusterträger je nach gewünschter Auflösung ausgebildet sein. Durch die Austauschmöglichkeit des Bitmusterträgers ist entsprechend ein Bitmuster durch ein feineres oder gröberes Bitmuster ersetzbar.Another possibility for forming a bit pattern can be seen in the fact that it is formed along a bit pattern carrier that is attached in particular detachably to a piston. The bit pattern can be formed on the corresponding bit pattern carrier depending on the desired resolution. Due to the possibility of exchanging the bit pattern carrier, a bit pattern can be replaced by a finer or coarser bit pattern.

Der Bitmusterträger kann sich je nach Vorrichtung beispielsweise von einem Ende des Kolbens erstrecken. Um die Vorrichtung durch die Verwendung eines solchen Bitmusterträgers allerdings nicht mit größeren Abmessungen ausbilden zu müssen, kann der Bitmusterträger sich auch beispielsweise koaxial zu einer Innenbohrung des Kolbens erstrecken. Das heißt, der Bitmusterträger ist in der Innenbohrung des Kolbens angeordnet und bewegt sich zusammen mit diesem.Depending on the device, the bit pattern carrier can extend from one end of the piston, for example. However, in order to avoid having to make the device larger by using such a bit pattern carrier, the bit pattern carrier can also extend coaxially to an inner bore of the piston, for example. This means that the bit pattern carrier is arranged in the inner bore of the piston and moves together with it.

In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn der Freiraum zwischen Bitmusterträger und Innenwand der Innenbohrung des Kolbens für die Abtasteinrichtung genutzt wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass zwischen Bitmusterträger und der Innenwand der Innenbohrung eine Abtasterhülse eingesteckt ist. Diese ist dem stationä-In this context, it is advantageous if the free space between the bit pattern carrier and the inner wall of the piston's inner bore is used for the scanning device. This can be done, for example, by inserting a scanning sleeve between the bit pattern carrier and the inner wall of the inner bore. This is connected to the stationary

ren Vorrichtungsteil zugeordnet und ändert ihre Position relativ zum Bitmusterträger bei Bewegung des Kolbens.assigned to another part of the device and changes its position relative to the bit pattern carrier when the piston moves.

Um möglichst den gesamten Bewegungsbereich des Kolbens abtasten zu können, kann die Abtasteinrichtung im Wesentlichen am freien Ende der Abtasterhülse angeordnet sein. Sind die Bitmuster beispielsweise auf der Innenwand der Innenbohrung des Kolbens bzw. des bewegbaren Vorrichtungsteils ausgebildet, kann es hierbei weiterhin von Vorteil sein, wenn die Abtastereinrichtung am freien Ende eines relativ zur Innenbohrung verschiebbaren Abtasterträgers angeordnet ist. Dieser kann sich beispielsweise frei vorkragend, bis zum innenliegenden Ende der Innenbohrung erstrecken und bei Verschieben des bewegbaren Vorrichtungsteils auf der Innenwand der Innenbohrung angeordnete Bitmuster abtasten.In order to be able to scan the entire range of movement of the piston, the scanning device can be arranged essentially at the free end of the scanning sleeve. If the bit patterns are formed, for example, on the inner wall of the inner bore of the piston or the movable device part, it can also be advantageous if the scanning device is arranged at the free end of a scanner carrier that can be moved relative to the inner bore. This can, for example, project freely, extend to the inner end of the inner bore and scan bit patterns arranged on the inner wall of the inner bore when the movable device part is moved.

Um insbesondere die Abtasteinrichtung elektrisch zu versorgen bzw. entsprechende Signale der Abtasteinrichtung an eine zugehörige Auswerteinrichtung zu übermitteln, kann eine entsprechende elektrische Leitung von der Abtasteinrichtung entlang einer Leitungsbohrung der Abtasterhülse oder des Abtasterträgers geführt sein.In order to supply the scanning device with electricity or to transmit corresponding signals from the scanning device to an associated evaluation device, a corresponding electrical line can be guided from the scanning device along a line bore in the scanner sleeve or the scanner carrier.

Um die Abtastereinrichtung gegen äußere Einflüsse zu schützen, kann die Leitungsbohrung am freien Vorderende durch einen Endstopfen lösbar verschlossen sein.In order to protect the scanning device against external influences, the cable hole at the free front end can be releasably closed by an end plug.

Zur Erfassung von kinematischen Messgrößen bei einer Drehbewegung kann es vorteilhaft sein, wenn das Bitmuster entlang einer Kreisbahn angeordnete Einzelbits aufweist. Beispielsweise bei Drehung des bewegbaren Vorrichtungsteils sind dann über eine entsprechend mitgedrehte Abtasteinrichtung die Einzelbits entlang der Kreisbahn am stationären Vorrichtungsteil abtastbar. Es ist ebenfalls möglich, dass die Einzelbits am bewegbaren bzw. drehbaren Vorrichtungsteil angeordnet sind und entsprechend die Abtasteinrichtung entlang der Kreisbahn der Einzelbits am stationären Vorrichtungsteil vorgesehen ist.To record kinematic measurement variables during a rotary movement, it can be advantageous if the bit pattern has individual bits arranged along a circular path. For example, when the movable part of the device rotates, the individual bits can then be scanned along the circular path on the stationary part of the device using a scanning device that rotates accordingly. It is also possible for the individual bits to be arranged on the movable or rotatable part of the device and for the scanning device to be provided along the circular path of the individual bits on the stationary part of the device.

Bei Anordnung oder zumindest Zuordnung des Bitmusters zum bewegbaren Vorrichtungsteil, kann das Bitmuster entlang eines Umfangs einer Scheibe angeordnete Einzelbits aufweisen. Die Einzelbits können wiederum entsprechend durch Bereiche mit unter-When arranging or at least assigning the bit pattern to the movable device part, the bit pattern can have individual bits arranged along a circumference of a disk. The individual bits can in turn be separated by areas with different

V"!V"!

schiedlicher Leitfähigkeit, mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen, mit Vertiefungen und/oder Erhöhungen oder dergleichen gebildet sein. Dem Umfang der Scheibe sind in diesem Zusammenhang die entsprechenden Einzelabtastelemente der Abtasteinrichtung am stationären Vorrichtungsteil zugeordnet.different conductivity, with different reflectivity, with depressions and/or elevations or the like. In this context, the corresponding individual scanning elements of the scanning device on the stationary part of the device are assigned to the circumference of the disk.

Statt einer Abtastung aus radialer Richtung kann auch bei entsprechender Anordnung des Bitmusters eine Abtastung im Wesentlichen senkrecht zur Scheibenebene erfolgen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Bitmuster in der Scheibe schlitzförmig ausgebildete Einzelbits aufweist. Es ist möglich, dass die Schlitze mit in radialer Richtung zunehmender Breite ausgebildet sind. Besonders in diesem Zusammenhang kann es als vorteilhaft angesehen werden, wenn die Einzelabtastelemente radial verstellbar sind. Durch die radiale Verstellung kann ein Einzelabtastelement genau dem Be-Instead of scanning from the radial direction, scanning can also be carried out essentially perpendicular to the disk plane if the bit pattern is arranged accordingly. This can be done, for example, by the bit pattern in the disk having individual bits in the form of slots. It is possible for the slots to be designed with a width that increases in the radial direction. In this context in particular, it can be considered advantageous if the individual scanning elements are radially adjustable. The radial adjustment allows an individual scanning element to be precisely adjusted to the load.

reicn aes schlitzförmigen i lird iie i reicn aes slit-shaped i lird iie i

Drehrichtung der entsprechenden Ausdehnung des Einzelabtastelements entspricht.Direction of rotation corresponds to the corresponding extension of the individual scanning element.

Ein entsprechendes Bitmuster kann je nach Erfordernis eine entsprechende Anzahl von Einzelbits aufweisen. So kann beispielsweise die Kodierung der Position durch 4, 5, 6, 7 oder mehr Einzelbits pro Bitmuster erfolgen. Dabei ist durch die Anzahl der Einzelabtastelemente der Abtasteinrichtung die Anzahl der Einzelbits eines Bitmusters bestimmt. Das heißt, bei einer Vierbitkodierung werden vorzugsweise vier Einzelabtastelemente verwendet.A corresponding bit pattern can have a corresponding number of individual bits depending on requirements. For example, the position can be encoded using 4, 5, 6, 7 or more individual bits per bit pattern. The number of individual bits in a bit pattern is determined by the number of individual scanning elements in the scanning device. This means that with four-bit coding, four individual scanning elements are preferably used.

Um über zumindest einen gewissen Zeitraum die Bewegungen des ersten Vorrichtungsteils relativ zum zweiten Vorrichtungsteil zu kontrollieren und gegebenenfalls zu überprüfen, kann der Messwertaufnehmer zumindest eine Speichereinrichtung zur Abspeicherung von Messsignalen der Abtasteinrichtung in Abhängigkeit von der Position aufweisen.In order to control and, if necessary, check the movements of the first device part relative to the second device part over at least a certain period of time, the measuring sensor can have at least one storage device for storing measurement signals of the scanning device as a function of the position.

Günstigerweise sind in diesem Zusammenhang gegebenenfalls Signale zumindest einer Anzahl von Einzelabtastelementen in Abhängigkeit von der Position abspeicherbar. Die Anzahl der Einzelabtastelemente entspricht vorzugsweise der Anzahl der Einzelbits eines Bitmusters.In this context, signals from at least a number of individual scanning elements can advantageously be stored as a function of the position. The number of individual scanning elements preferably corresponds to the number of individual bits in a bit pattern.

:V7:V7

&iacgr;&ogr;&iacgr;&ogr;

Um eine Information über den gesamten Bewegungsbereich zu erhalten, kann wenigstens einmal eine Ausgangsmesssignalinformation für einen Gesamtbewegungsbereich der Abtasteinrichtung und/oder zumindest einer Anzahl von Einzelabtastelementen in der Speichereinrichtung abspeicherbar sein.In order to obtain information about the entire range of motion, an output measurement signal information for an entire range of motion of the scanning device and/or at least a number of individual scanning elements can be stored at least once in the memory device.

Um die Auflösung bei der Messung der kinematischen Messgröße zu verbessern, kann der Messwertaufnehmer eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich der Ausgangsmesssignalinformation mit einer aktuellen Messsignalinformation aufweisen. Die entsprechende aktuelle Messsignalinformation kann durch Vergleich mit der Ausgangsmesssignalinformation dazu verwendet werden, genau festzustellen, welchem Bereich der Ausgangsmesssignalinformation die aktuelle Messsignalinformation entspricht. Dadurch ist mit höherer Genauigkeit als der Auflösung durch die Einzelbits die Relativposition zwischen bewegbarem Vorrichtungsteil und stationärem Vorrichtungsteil feststellbar. Diese entsprechende Auflösung hängt mit der Auflösung der entsprechenden Messsignalinformation zusammen. Ist diese Auflösung entsprechend hoch, so ist beispielsweise eine Messung und Auswertung der aktuellen Messsignalinformationen im Wesentlichen analog oder zumindest quasi analog durchführbar. Auf diese Weise kann die Auflösung durch die Einzelbits erheblich gesteigert werden.In order to improve the resolution when measuring the kinematic measurement variable, the measuring sensor can have a comparison device for comparing the output measurement signal information with current measurement signal information. The corresponding current measurement signal information can be used by comparing it with the output measurement signal information to determine exactly which area of the output measurement signal information the current measurement signal information corresponds to. This makes it possible to determine the relative position between the movable device part and the stationary device part with greater accuracy than the resolution provided by the individual bits. This corresponding resolution is related to the resolution of the corresponding measurement signal information. If this resolution is sufficiently high, for example, a measurement and evaluation of the current measurement signal information can be carried out essentially analogously or at least quasi-analogously. In this way, the resolution can be significantly increased by the individual bits.

Durch die vorangehend erwähnte höhere Auflösung ist es weiterhin möglich, dass kein Verschieben des ersten Vorrichtungsteils bei einem vorübergehenden Ausfall einer entsprechenden Elektronik oder dergleichen notwendig ist, um die gegenwärtige Relativposition zwischen erstem und zweitem Vorrichtungsteil erneut zu erfassen. Dadurch entfällt auch die vorangehend beschriebene Bewegung des ersten Vorrichtungsteils zur eindeutigen Erfassung einer nächstliegenden Bitmustergruppe bei erneuter Infunktionsnahme. Statt dessen erhält man einen Absolutwertgeber für jede Position von erstem und zweitem Vorrichtungsteil relativ zueinander, die bei erneuter Infunktionsnahme nach beispielsweise einem Ausfall der Elektronik direkt eine Bestimmung der entsprechenden Relativposition mit hoher Genauigkeit zulässt.The higher resolution mentioned above also means that it is not necessary to move the first part of the device in the event of a temporary failure of the corresponding electronics or the like in order to re-detect the current relative position between the first and second parts of the device. This also eliminates the need for the previously described movement of the first part of the device to clearly detect a nearest bit pattern group when the device is switched back on. Instead, an absolute encoder is obtained for each position of the first and second parts of the device relative to one another, which allows the corresponding relative position to be determined directly with high accuracy when the device is switched back on after, for example, a failure of the electronics.

Um bei Vergleich der Messsignalinformationen zur genauen Positionsbestimmung keine Informationen während der Bestimmung der kinematischen Messgröße zu verlieren,In order not to lose any information during the determination of the kinematic measurement quantity when comparing the measurement signal information for precise position determination,

ii ii

kann zumindest die letzte aktuelle Messsignalinformation nach ihrer Erfassung bis zur Ersetzung durch eine nachfolgende aktuelle Signalinformation abgespeichert sein.At least the last current measurement signal information can be stored after its acquisition until it is replaced by subsequent current signal information.

Um die Auflösung der Bestimmung der kinematischen Messgröße in einfacher Weise zu erhöhen, können Abtasteinrichtungen und/oder Bitmuster austauschbar ausgebildet sein. Dies kann beispielsweise durch Austausch des oben genannten Abtasterträgers oder Bitmusterträgers erfolgen. Im Zusammenhang mit der Anordnung von zwei Abtasteinrichtungen kann das Bitmuster durch ein Bitmuster mit doppelter Anzahl von Einzelbits ersetzt werden. Diese werden dann durch die beiden Abtasteinrichtungen gleichzeitig zur Bestimmung der kinematischen Messgröße erfasst.In order to increase the resolution of the determination of the kinematic measurement variable in a simple manner, scanning devices and/or bit patterns can be designed to be interchangeable. This can be done, for example, by replacing the above-mentioned scanner carrier or bit pattern carrier. In connection with the arrangement of two scanning devices, the bit pattern can be replaced by a bit pattern with twice the number of individual bits. These are then recorded by the two scanning devices simultaneously to determine the kinematic measurement variable.

Um insbesondere bei Abtasteinrichtungen mit einer Anzahl von Einzelabtastelementen diese sicher und in einfacherweise elektrisch zu versorgen, kann zur elektrischen Verbindung der Abtasteinrichtung eine insbesondere druckfeste Mehrfachkabeldurchführung vorgesehen sein. Diese ist vorzugsweise im stationären Vorrichtungsteil angeordnet und dient zur gleichzeitigen elektrischen Versorgung aller Einzelabtastelemente der Abtasteinrichtung.In order to supply electrical power to scanning devices with a number of individual scanning elements in a safe and simple manner, a pressure-resistant multiple cable feedthrough can be provided for the electrical connection of the scanning device. This is preferably arranged in the stationary part of the device and serves to supply electrical power to all individual scanning elements of the scanning device at the same time.

Es sei noch angemerkt, dass die Ausgangsmesssignalinformation auch durch nur einige Einzelabtastelemente ermittelbar ist, wobei diese mit einer entsprechenden aktuellen Messsignalinformation derselben Einzelabtastelemente verglichen wird. Aus Redundanzgründen können entsprechende Messsignalinformationen aller Abtastelemente verglichen werden.It should also be noted that the output measurement signal information can also be determined by only a few individual sampling elements, whereby this is compared with corresponding current measurement signal information from the same individual sampling elements. For redundancy reasons, corresponding measurement signal information from all sampling elements can be compared.

Die bisher beschriebenen Einzelbits zeichnen sich durch zwei mögliche Zustände (Merkmale) aus. Es ist ebenfalls möglich, dass die Einzelbits mehr als zwei Zustände aufweisen können und alle diese Zustände durch entsprechenden Einzelabtastelemente feststellbar sind. Es ist natürlich ebenfalls möglich, andere kinematische Messgrößen zusätzlich zur Position zu bestimmen, wie beispielsweise Geschwindigkeit und Beschleunigung. Entsprechende elektrische Einrichtungen zur zeitlichen Differenzierung der Positionswerte und damit des erfassten, zurückgelegten Weges sind dem Messwertaufnehmer zuordbar.The individual bits described so far are characterized by two possible states (features). It is also possible for the individual bits to have more than two states and for all of these states to be detectable by corresponding individual scanning elements. It is of course also possible to determine other kinematic measurement variables in addition to the position, such as speed and acceleration. Appropriate electrical devices for differentiating the position values over time and thus the recorded distance traveled can be assigned to the sensor.

Im Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der in der Zeichnung beigefügten Figuren näher erläutert.In the following, advantageous embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the figures attached to the drawing.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers;Fig. 1 is a longitudinal section through a device with a first embodiment of a measuring sensor according to the invention;

Fig. 2 einen Längsschnitt analog zur Fig. 1 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers;Fig. 2 is a longitudinal section analogous to Fig. 1 with a second embodiment of a measuring sensor according to the invention;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Vorrichtung mit einem dritten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers;Fig. 3 is a longitudinal section through a further device with a third embodiment of a measuring sensor according to the invention;

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers; Fig. 4 shows a fourth embodiment of a measuring sensor according to the invention;

Fig. 5 eine Ansicht eines Details "X" aus Fig. 3 ohne redundante Ausführung des erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers;Fig. 5 is a view of a detail "X" from Fig. 3 without redundant design of the measuring sensor according to the invention;

Fig. 6 zwei weitere Ausführungsbeispiele für einen erfindungsgemäßen Messwertaufnehmer im Zusammenhang mit einer Kodierscheibe;Fig. 6 shows two further embodiments of a measuring sensor according to the invention in connection with a coding disk;

Fig. 7 zwei weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers im Zusammenhang mit einer geschlitzten Kodierscheibe;Fig. 7 two further embodiments of the measuring sensor according to the invention in connection with a slotted coding disk;

Fig. 8 zwei weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers im Zusammenhang mit einer drehenden Einrichtung;Fig. 8 shows two further embodiments of the measuring sensor according to the invention in connection with a rotating device;

Fig. 9 eine Seitenansicht der Ausführungsbeispiele nach Fig. 8;Fig. 9 is a side view of the embodiments according to Fig. 8;

Fig. 10 ein Beispiel für unterschiedliche Bitmuster zur Positionsbestimmung bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers;Fig. 10 shows an example of different bit patterns for position determination in an embodiment of the measuring sensor according to the invention;

Fig. 11 eine durch ein Einzelabtastelement einer Abtasteinrichtung gemäß des erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers erfasste Gesamtbewegungsinformation, undFig. 11 shows total movement information recorded by a single scanning element of a scanning device according to the sensor according to the invention, and

Fig. 12 eine Skizze zur Erläuterung von Abtasteinrichtungen und Bitmuster.Fig. 12 is a sketch explaining scanning devices and bit patterns.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung 2 zur Erdöl- oder Erdgasgewinnung mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers 1. Die Vorrichtung 2 weist einen aus einem zylinderförmigen Gehäuse 43 ausschiebbaren Kolben 24 als bewegbares erstes Vorrichtungsteil 3 auf. Gehäuse 43 mit einem angebrachten weiteren Teil bilden ein stationäres zweites Vorrichtungsteil 4. Innerhalb des Gehäuses 43 ist der Kolben 24 verschiebbar gelagert. Das Gehäuse weist einen Einlass 44 und einen Auslass 45 für ein Druckfluid auf. Wird dem Einlass 44 Druckfluid zugeführt, so verschiebt sich der Kolben 3 in Bewegungsrichtung 5 nach rechts in Fig. 1. Die Bewegung erfolgt dabei in Längsrichtung 14 der Vorrichtung 2.Fig. 1 shows a longitudinal section through a device 2 for oil or natural gas extraction with a first embodiment of a measuring sensor 1 according to the invention. The device 2 has a piston 24 that can be pushed out of a cylindrical housing 43 as a movable first device part 3. The housing 43 with an attached further part forms a stationary second device part 4. The piston 24 is slidably mounted within the housing 43. The housing has an inlet 44 and an outlet 45 for a pressure fluid. If pressure fluid is supplied to the inlet 44, the piston 3 moves in the direction of movement 5 to the right in Fig. 1. The movement takes place in the longitudinal direction 14 of the device 2.

An seinem freien Ende 42 ist der Kolben 24 zur Betätigung eines Ventils, einer Drehverstellvorrichtung, eines sogenannten Blow-out-preventers, einer Drossel oder sonstiger Einrichtungen zur Erdöl- und Erdgasgewinnung mit diesem bewegungsverbunden.At its free end 42, the piston 24 is connected in a movement-connected manner to actuate a valve, a rotary adjustment device, a so-called blow-out preventer, a throttle or other devices for oil and natural gas extraction.

Der Kolben 24 weist zumindest in seinem im Gehäuse 43 angeordneten Abschnitt eine Innenbohrung 23 mit entsprechender Innenwand 22 auf. In diese Innenbohrung 23 ist ein Abtasterträger 28 eingeschoben. Dieser erstreckt sich koaxial zur Innenbohrung 23. Der Abtasterträger 28 erstreckt sich von einem Ende 60 des Gehäuses 43 in Längsrichtung^ der Vorrichtung 2. Eine Leitungsbohrung 30 innerhalb des Abtasterträgers 28 steht an einem dem Gehäuseende 60 zuweisenden Ende mit einer Leitungsdurchführung 46 in Verbindung. Durch diese sind elektrische Verbindungsleitungen 29 durch Leitungszuführung 46 und Leitungsbohrung 30 zwischen einer am freien Ende 27 des Abtasterträgers 28 angeordneten Abtasteinrichtung 8 und einer entfernt von der Vorrichtung 2 angeordneten Auswerte- und Steuereinrichtung des Messwertaufnehmers 1 verlegt.The piston 24 has, at least in its section arranged in the housing 43, an inner bore 23 with a corresponding inner wall 22. A scanner carrier 28 is inserted into this inner bore 23. This extends coaxially to the inner bore 23. The scanner carrier 28 extends from one end 60 of the housing 43 in the longitudinal direction of the device 2. A line bore 30 within the scanner carrier 28 is connected to a line feedthrough 46 at an end facing the housing end 60. Electrical connecting lines 29 are laid through the line feedthrough 46 and the line bore 30 between a scanning device 8 arranged at the free end 27 of the scanner carrier 28 and an evaluation and control device of the measuring sensor 1 arranged remotely from the device 2.

Die Steuer- und Auswertereinrichtung 61 weist in Fig. 1 eine Vergleichseinrichtung 38, eine Speichereinrichtung 36, eine Anzeigeeinrichtung 41 und gegebenenfalls weitere Einrichtungen auf.The control and evaluation device 61 in Fig. 1 has a comparison device 38, a storage device 36, a display device 41 and optionally further devices.

Die Abtasteinrichtung 8 weist eine Reihe von Einzelabtastelementen 9 auf, die in Längsrichtung 14 der Vorrichtung 2 direkt nebeneinander angeordnet sind. Die Einzelabtastelemente 9 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch Spulen 19, siehe die folgenden Figuren, gebildet. Insgesamt sind acht Einzelabtastelemente 9 vorgesehen. Direkt benachbart zu der Abtasteinrichtung 8 ist auf das Vorderende 31 der Leitungsbohrung 30 ein Endstopfen 32 aufgesetzt.The scanning device 8 has a series of individual scanning elements 9 which are arranged directly next to one another in the longitudinal direction 14 of the device 2. In the embodiment shown, the individual scanning elements 9 are formed by coils 19, see the following figures. A total of eight individual scanning elements 9 are provided. An end plug 32 is placed on the front end 31 of the line bore 30 directly adjacent to the scanning device 8.

Entlang der Innenwandung 22 ist ein Bitmuster 8 ausgebildet, das sich aus einer Reihe von eine Anzahl von Einzelbits umfassenden Bitmustergruppen 7 zusammensetzt. Die Abtasteinrichtung 8 mit ihren Einzelabtastelementen 9 ist jeweils einer Bitmustergruppe 7 zuordbar. Benachbarte Bitmustergruppen sind um jeweils ein Einzelbit 13 relativ zueinander verschoben.A bit pattern 8 is formed along the inner wall 22 and is composed of a series of bit pattern groups 7 comprising a number of individual bits. The scanning device 8 with its individual scanning elements 9 can each be assigned to a bit pattern group 7. Adjacent bit pattern groups are each shifted relative to one another by one individual bit 13.

Bei dem Ausschieben des Kolbens 24 nach rechts in Fig. 1 bewegt sich entsprechend das Bitmuster 6 relativ zur Abtasteinrichtung 8 ebenfalls nach rechts in Fig.1. Dadurch tastet die Abtasteinrichtung 8 die verschiedenen Bitmustergruppen 7 ab und durch die Änderungen des Bitmusters bzw. die entsprechenden positionsspezifischen Bitmustergruppen ist die Relativposition zwischen Abtasteinrichtung 8 und Bitmuster 6 feststellbar und entsprechend der Verschiebeweg des Kolbens24 nach rechts oder links in Fig. 1 feststellbar.When the piston 24 is pushed out to the right in Fig. 1, the bit pattern 6 also moves to the right in Fig. 1 relative to the scanning device 8. As a result, the scanning device 8 scans the various bit pattern groups 7 and the relative position between the scanning device 8 and the bit pattern 6 can be determined by the changes in the bit pattern or the corresponding position-specific bit pattern groups and the displacement path of the piston 24 to the right or left in Fig. 1 can be determined accordingly.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist noch anzumerken, dass die Bitmustergruppen Bereiche unterschiedlicher Leitfähigkeit aufweisen. Eine entsprechende Bitlänge 13, siehe auch Fig. 10, die jedem Einzelbit 13 eines solchen Bereichs zuordbar ist, ergibt sich durch eine entsprechende Breite bzw. Ausdehnung 11 (siehe beispielsweise Fig. 4, der Einzelabtastelemente 9. Es sei nochmals darauf hingewiesen, das ein solches Einzelabtastelement 9 jeweils durch eine elektrische Spule 19 gebildet ist.In the embodiment according to Fig. 1, it should also be noted that the bit pattern groups have areas of different conductivity. A corresponding bit length 13, see also Fig. 10, which can be assigned to each individual bit 13 of such an area, results from a corresponding width or extension 11 (see, for example, Fig. 4) of the individual scanning elements 9. It should be pointed out again that such an individual scanning element 9 is formed by an electrical coil 19.

s»s 5 s » s 5

In Fig. 2 ist die Vorrichtung 2 aus Fig.1 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers 1 dargestellt. Diese unterscheidet sich im Wesentlichen von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass das Bitmuster 6 auf einem Bitmusterträger 25 ausgebildet ist, der mittels eines Schraubbolzens 47 mit dem Kolben 24 verbunden ist. Der Bitmusterträger 25 erstreckt sich koaxial zur Innenbohrung 23 des Kolbens 24. Zwischen Bitmusterträger 25 und Innenwand 22 der Innenbohrung 23 ist eine Abtasterhülse 26 eingeschoben. Diese weist an ihrem freien Ende 27 zwei direkt benachbarte Abtasteinrichtungen 8, 21 auf. Die Abtasteinrichtung 8 entspricht der nach Fig. 1. Die Abtasteinrichtung 21 ist redundant ausgebildet. Jede der beiden Abtasteinrichtungen 8, 21 weist sechs Einzelabtastelemente 9 auf. Die Abtasterhülse 26 ist an ihrem den Abtasteinrichtungen 8, 21 gegenüber liegenden Ende analog zu Fig. 1 mit dem Gehäuseende 20 als stationärem zweiten Vorrichtungsteil 4 verbunden.Fig. 2 shows the device 2 from Fig. 1 with a second embodiment of a measured value sensor 1 according to the invention. This differs essentially from the first embodiment in that the bit pattern 6 is formed on a bit pattern carrier 25 which is connected to the piston 24 by means of a screw bolt 47. The bit pattern carrier 25 extends coaxially to the inner bore 23 of the piston 24. A scanner sleeve 26 is inserted between the bit pattern carrier 25 and the inner wall 22 of the inner bore 23. This has two directly adjacent scanning devices 8, 21 at its free end 27. The scanning device 8 corresponds to that according to Fig. 1. The scanning device 21 is designed redundantly. Each of the two scanning devices 8, 21 has six individual scanning elements 9. The scanner sleeve 26 is connected at its end opposite the scanning devices 8, 21 to the housing end 20 as a stationary second device part 4, analogously to Fig. 1.

Der Bitmusterträger 25 weist ein aus Vertiefungen 15 und Erhöhungen 16 gebildetes Bitmuster 6 auf. Das heißt, die verschiedenen Bereiche des Bitmusters sind durch diese Vertiefungen gebildet, wobei jede Vertiefung bzw. Erhöhung ein Einzelbit 13 oder eine Anzahl von Einzelbits 13 umfassen kann.The bit pattern carrier 25 has a bit pattern 6 formed from depressions 15 and elevations 16. This means that the different areas of the bit pattern are formed by these depressions, wherein each depression or elevation can comprise an individual bit 13 or a number of individual bits 13.

Entsprechende elektrische Leitungen 29 zur Versorgung der Abtasteinrichtungen 8 und 21 sowie zur Ermittlung entsprechender Signale in Richtung Steuer- und Auswertereinheit 61, siehe auch Fig. 1, sind entlang einer Außenfläche der Abtasterhülse 26 in Richtung Gehäuseende 60 verlegt. Dort weist die Abtasterhülse 26 eine Bohrung 62 auf, durch die die elektrische Leitungen 29 in Richtung Leitungsführung 46 geführt sind.Corresponding electrical lines 29 for supplying the scanning devices 8 and 21 and for determining corresponding signals in the direction of the control and evaluation unit 61, see also Fig. 1, are laid along an outer surface of the scanner sleeve 26 in the direction of the housing end 60. There, the scanner sleeve 26 has a bore 62 through which the electrical lines 29 are guided in the direction of the line guide 46.

In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers 1 im Zusammenhang mit einer eine Drehspindel 63 als bewegbares erstes Vorrichtungsteil 3 aufweisenden Vorrichtung 2 dargestellt. Die Drehspindel 63 ist manuell, elektrisch oder in anderer Weise drehbar und dient zum Verstellen eines Ventils, einer Drossel oder dergleichen. In die Drehspindel 63 ist ein Bitmusterträger 25 eingesteckt. Dieser weist wiederum Bereiche mit Vertiefungen 15 und/oder Erhöhungen 16 auf, die ein entsprechendes Bitmuster 6 bilden. Der Bitmusterträger 25 ist zusammen mit der Drehspindel 63 in Bewegungsrichtung 5 verstellbar.In Fig. 3, a third embodiment of a measuring sensor 1 according to the invention is shown in connection with a device 2 having a rotary spindle 63 as a movable first device part 3. The rotary spindle 63 can be rotated manually, electrically or in another way and is used to adjust a valve, a throttle or the like. A bit pattern carrier 25 is inserted into the rotary spindle 63. This in turn has areas with depressions 15 and/or elevations 16 which form a corresponding bit pattern 6. The bit pattern carrier 25 can be adjusted together with the rotary spindle 63 in the direction of movement 5.

01-03-0501-03-05

In den Bitmusterträger 25 ist von dessen freiem Ende her ein Abtasterträger 28 als Teil eines stationären zweiten Vorrichtungsteils 4 eingesteckt. An seinem freien Ende 31 weist der Abtasterträger 28 eine Abtasteinrichtung 8 auf. Diese ist analog zu den beiden vorangehenden Beispielen durch eine Reihe von Spulen 19 als Einzelabtastelemente gebildet, siehe auch Fig. 4 und 5. Innerhalb des Abtasterträgers 28 ist eine Leitungsbohrung 30 angeordnet, durch die eine Reihe elektrischer Leitungen 29 zu jeder der Spulen 19 geführt ist. Mit seinem der Abtasteinrichtung 8 gegenüberliegenden Ende ist der Abtasterträger 28 an einem Gehäuse 48 befestigt. Innerhalb dieses Gehäuses ist eine druckfeste Mehrfachkabeldurchführung 40 angeordnet, durch die die entsprechenden elektrischen Leitungen 29 durchgeführt sind.A scanner carrier 28 is inserted into the bit pattern carrier 25 from its free end as part of a stationary second device part 4. At its free end 31, the scanner carrier 28 has a scanning device 8. This is formed by a series of coils 19 as individual scanning elements, analogous to the two previous examples, see also Fig. 4 and 5. A line bore 30 is arranged within the scanner carrier 28, through which a series of electrical lines 29 are led to each of the coils 19. The scanner carrier 28 is fastened to a housing 48 with its end opposite the scanning device 8. A pressure-resistant multiple cable feedthrough 40 is arranged within this housing, through which the corresponding electrical lines 29 are led.

Es sei angemerkt, dass die Abtasteinrichtung 8 nach Fig. 3 aus zwölf Einzelabtastelementen 9 gebildet sein kann. Es besteht allerdings ebenso die Möglichkeit, dass die zwölf Einzelabtastelemente 9 jeweils zur Hälfte die Abtasteinrichtung 8 sowie die redundante Abtasteinrichtung 21, siehe auch Fig. 2, bilden.It should be noted that the scanning device 8 according to Fig. 3 can be formed from twelve individual scanning elements 9. However, it is also possible for the twelve individual scanning elements 9 to each form half of the scanning device 8 and half of the redundant scanning device 21, see also Fig. 2.

In den Fig. 4 und 5 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Messwertaufnehmer 1 dargestellt. Diese unterscheiden sich im Wesentlichen dadurch, dass in Fig. 4 der Bitmusterträger 25 das bewegbare erste Vorrichtungsteil bzw. diesem zugeordnet ist, während in Fig. 5 der Abtasterträger 28 das bewegbare erste Vorrichtungsteil 3 ist oder diesem zugeordnet ist.Two further embodiments of the inventive measuring sensor 1 are shown in Fig. 4 and 5. These differ essentially in that in Fig. 4 the bit pattern carrier 25 is the movable first device part or is associated with it, while in Fig. 5 the scanner carrier 28 is the movable first device part 3 or is associated with it.

In beiden Ausführungsbeispielen weist die entsprechende Abtasteinrichtung 8 vier Einzelabtastelemente 9 auf, die durch Leuchtdioden 20 gebildet sind. Diese Leuchtdioden 20 emittieren Licht und empfangen vom jeweiligem Einzelbit des Bitmusters 6 reflektiertes Licht, wobei unterschiedlich viel Licht von den verschiedenen Bereichen des Bitmusters 6 bzw. der einzelnen Bitmustergruppen 7 reflektiert wird. In diesem Fall sind die unterschiedlichen Bereiche durch Vertiefungen 15 und Erhöhungen 16 gebildet. Im Zusammenhang mit den Erhöhungen 16 sei darauf hingewiesen, dass diese sich nur relativ zu den Vertiefungen 15 ergeben und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nicht durch über eine Innenfläche 64 vorstehende Erhöhungen 16 gebildet sind. Allerdings können bei anderen Ausführungsbeispielen die Erhöhungen 16 auf der Innenfläche 64In both embodiments, the corresponding scanning device 8 has four individual scanning elements 9, which are formed by light-emitting diodes 20. These light-emitting diodes 20 emit light and receive light reflected by the respective individual bit of the bit pattern 6, with different amounts of light being reflected by the different areas of the bit pattern 6 or the individual bit pattern groups 7. In this case, the different areas are formed by depressions 15 and elevations 16. In connection with the elevations 16, it should be noted that these only arise relative to the depressions 15 and, in the embodiment shown, are not formed by elevations 16 protruding over an inner surface 64. However, in other embodiments, the elevations 16 on the inner surface 64

ausgebildet sein, so dass sich die Vertiefungen 15 nur relativ zu diesen Erhöhungen ergeben oder in der Innenfläche ausgebildet sind.so that the depressions 15 only arise relative to these elevations or are formed in the inner surface.

Eine Ausdehnung 11 der Einzelabtastelemente 9 in Bewegungsrichtung 5 bestimmt im Wesentlichen eine Bitlänge 5 eines Einzelbits 13. Entsprechend bestimmen die nebeneinanderangeordneten Einzelabtastelemente 9 eine Ausdehnung 10 der Abtasteinrichtung 8 insgesamt in Bewegungsrichtung 5. Die Ausdehnung 10 der Abtasteinrichtung entspricht der Länge einer Bitmustergruppe 7, so dass bei den in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen des Messwertaufnehmers 1 eine Vierbit-Kodierung des Bitmusters 6 vorliegt.An extension 11 of the individual scanning elements 9 in the direction of movement 5 essentially determines a bit length 5 of an individual bit 13. Accordingly, the individual scanning elements 9 arranged next to one another determine an extension 10 of the scanning device 8 as a whole in the direction of movement 5. The extension 10 of the scanning device corresponds to the length of a bit pattern group 7, so that in the embodiments of the measuring sensor 1 shown in Figs. 4 and 5, a four-bit coding of the bit pattern 6 is present.

Statt der Leuchtdioden 20 könnten die Einzelabtastelemente 9 nach Fig. 4 und 5 auch durch elektrische Spulen 19 gebildet sein. Diese würden bei Versorgung mit einer entsprechenden Wechselspannung unterschiedliche Signale je nach Abtastung einer Vertiefung oder Erhöhung nach außen abgeben.Instead of the light-emitting diodes 20, the individual scanning elements 9 according to Fig. 4 and 5 could also be formed by electrical coils 19. When supplied with a corresponding alternating voltage, these would emit different signals to the outside depending on the scanning of a depression or elevation.

Wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen bereits erläutert, könnten statt Erhöhung und Vertiefungen ebenfalls Bereiche unterschiedlicher Leitfähigkeit, unterschiedlichen Reflexionsvermögen oder dergleichen ausgebildet sein, die in diesem Fall die Einzelbits 13 oder Gruppen von Einzelbits bilden würden.As already explained in the preceding embodiments, instead of elevations and depressions, regions of different conductivity, different reflectivity or the like could also be formed, which in this case would form the individual bits 13 or groups of individual bits.

Jede der Leuchtdioden 20 bzw. elektrischen Spulen 19 ist über entsprechende elektrische Leitungen 29 mit einer Spannungsquelle zur Versorgung bzw. zur Signalübermittlung mit der Steuer- und Auswerteeinheit 61, siehe auch Fig. 1,. verbunden.Each of the light-emitting diodes 20 or electrical coils 19 is connected via corresponding electrical lines 29 to a voltage source for supply or for signal transmission to the control and evaluation unit 61, see also Fig. 1.

In den Fig. 6 bis 9 sind weitere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers 1 dargestellt. Bei diesen Ausführungsbeispielen führt der bewegbare erste Vorrichtungsteil 3 jeweils eine Dreh- oder Schraubbewegung durch, während der stationäre zweite Vorrichtungsteil 4 sich zumindest teilweise entlang des Umfangs des ersten Vorrichtungsteils 3 erstreckt.6 to 9 show further embodiments of a measuring sensor 1 according to the invention. In these embodiments, the movable first device part 3 carries out a rotary or screwing movement, while the stationary second device part 4 extends at least partially along the circumference of the first device part 3.

1&dgr;'1δ'

Weiterhin ist bei den Fig. 6 bis 9 zu beachten, dass jeweils in einer Figurenhälfte elektrische Spulen als Beispiel für Einzelabtastelemente 9 und in der anderen Hälfte Leuchtdioden 20 als Einzelabtastelemente 9 angeordnet sind.Furthermore, in Figs. 6 to 9, it should be noted that in one half of the figure, electrical coils are arranged as examples of individual scanning elements 9 and in the other half, light-emitting diodes 20 are arranged as individual scanning elements 9.

In Fig. 6 weist eine Scheibe 35 als bewegbares erstes Vorrichtungsteil 3 oder als mit diesem Vorrichtungsteil bewegungsverbundene Scheibe entlang ihres Umfangs Vertiefungen 15 und/oder Erhöhungen 16 auf, die ein entsprechendes Bitmuster 6 bilden. Die Länge von das Bitmuster 6 bildenden Bitmustergruppen 7 ergibt sich entsprechend aus der Ausdehnung der Abtasteinrichtung 8 in Umfangsrichtung bzw. entlang der KreisbahnIn Fig. 6, a disk 35 as a movable first device part 3 or as a disk connected to this device part for movement has depressions 15 and/or elevations 16 along its circumference, which form a corresponding bit pattern 6. The length of bit pattern groups 7 forming the bit pattern 6 results accordingly from the extension of the scanning device 8 in the circumferential direction or along the circular path

33 der Scheibe 35. In diesem Fall wird jedes Bitmuster 6 aus vier Einzelbits 13 gebildet, wobei jedem Einzelbit jeweils ein Einzelabtastelement 9 zuordbar ist.33 of the disk 35. In this case, each bit pattern 6 is formed from four individual bits 13, whereby each individual bit can be assigned to an individual scanning element 9.

Während die Bewegungsrichtung 5 in Fig. 1 bis 5 gradlinig verliefen, verlaufen sie in den Fig. 6 bis 9 kreis- oder schraubenförmig.While the direction of movement 5 in Fig. 1 to 5 was straight, in Fig. 6 to 9 it is circular or helical.

Auch bei diesen Ausführungsbeispielen ändert sich das Bitmuster entlang des UmfangsIn these embodiments, the bit pattern also changes along the circumference

34 der Scheibe 35 und umfasst entsprechende positionsspezifische Bitmustergruppen. Ebenfalls gilt für diese Ausführungsbeispiele, dass benachbarte Bitmustergruppen sich um jeweils ein Einzelbit 13 unterscheiden.34 of the disk 35 and comprises corresponding position-specific bit pattern groups. It also applies to these embodiments that neighboring bit pattern groups differ by one individual bit 13.

Während in Fig. 6 die Abtastung mittels der Tasteinrichtungen 8 radial von außen erfolgt, wobei die Vertiefungen und Erhöhungen 15,16 im Umfang 34 der Scheibe 35 angeordnet sind, erfolgt in Fig. 7 die Abtastung senkrecht zur Scheibenebene. In diesem Fall sind die Einzelbits 13 bzw. Bitmustergruppen 7 durch Schlitze in der Scheibenfläche gebildet. Es sei allerdings darauf hingewiesen, dass ebenfalls die zwischen den Schlitzen liegenden Bereiche Einzelbits bzw. Bitmustergruppen bilden, siehe beispielsweise die den Leuchtdioden 20 zugeordnete Bitmustergruppe 7.While in Fig. 6 the scanning by means of the scanning devices 8 takes place radially from the outside, with the depressions and elevations 15, 16 being arranged in the circumference 34 of the disk 35, in Fig. 7 the scanning takes place perpendicular to the disk plane. In this case the individual bits 13 or bit pattern groups 7 are formed by slots in the disk surface. It should be noted, however, that the areas lying between the slots also form individual bits or bit pattern groups, see for example the bit pattern group 7 assigned to the light-emitting diodes 20.

Die in der Scheibe gebildeten Schlitze erweitern sich radial nach außen. Um ein Einzelbit genau abtasten zu können, sind die Einzelabtastelemente 9 in radialer Richtung verstellbar angeordnet. Werden beispielsweise kleinere Abtastelemente 9 verwendet, so können diese radial mehr nach innen verschoben werden, um genau einem Einzelbit 13 zugeordnet werden zu können.The slots formed in the disk expand radially outwards. In order to be able to precisely scan a single bit, the individual scanning elements 9 are arranged so that they can be adjusted in the radial direction. If, for example, smaller scanning elements 9 are used, they can be moved radially further inwards in order to be able to be assigned precisely to a single bit 13.

In Fig. 8 sind im Umfang 34 der Scheibe 35 Öffnungen ausgebildet, so dass die entsprechenden Bitmuster 6 durch Bereich 17 mit Öffnungen und/oder Bereiche 18 ohne Öffnungen gebildet sind. Entlang des Umfangs 34 sind die Abtasteinrichtungen 8 bewegbar, die wiederum durch Leuchtdioden 20 oder elektrische Spulen 19 gebildet sind. Die Einzelabtastelemente 9 tasten die unterschiedlichen Bereiche 17, 18 und damit die Einzelbits 13 ab. Entsprechend zur Anzahl der Einzelabtastelemente 9 liegt auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 und 9 eine Vierbit-Kodierung vor, wobei in diesem Fall jede Bitmustergruppe 7 vier Einzelbits 13 aufweist.In Fig. 8, openings are formed in the circumference 34 of the disk 35, so that the corresponding bit patterns 6 are formed by areas 17 with openings and/or areas 18 without openings. The scanning devices 8, which in turn are formed by light-emitting diodes 20 or electrical coils 19, are movable along the circumference 34. The individual scanning elements 9 scan the different areas 17, 18 and thus the individual bits 13. In accordance with the number of individual scanning elements 9, the embodiment according to Figs. 8 and 9 also has a four-bit coding, whereby in this case each bit pattern group 7 has four individual bits 13.

Fig. 9 entspricht einer Seitenansicht des Ausführungsbeispiels nach Fig. 8. In dieser Seitenansicht sind insbesondere die durch Öffnungen gebildeten Bereiche 17 des Umfangs 34 der Scheibe 35 erkennbar.Fig. 9 corresponds to a side view of the embodiment according to Fig. 8. In this side view, the areas 17 of the circumference 34 of the disk 35 formed by openings can be seen in particular.

Es sei noch angemerkt, dass die Scheibe 35 nach Fig. 8 und 9 eine Scheibengrundfläche aufweist, die mit einer Drehachse 50 verbunden ist. Von dieser Scheibengrundfläche steht ein Ringflansch ab, der mit seiner Außenseite den Umfang 34 nach Fig. 8 und 9 bildet. Entlang des Ringflansches sind die entsprechenden Bereiche 17, 18 gebildet.It should also be noted that the disk 35 according to Fig. 8 and 9 has a disk base surface which is connected to a rotation axis 50. An annular flange protrudes from this disk base surface, the outer side of which forms the circumference 34 according to Fig. 8 and 9. The corresponding regions 17, 18 are formed along the annular flange.

Im Zusammenhang mit den Fig. 6 bis 9 sei außerdem noch darauf verwiesen, dass es ebenfalls möglich ist, dass die entsprechenden Scheiben stationär sind und sich die Abtasteinrichtungen kreis- oder schraubenförmig um die Scheiben 35 bewegen.In connection with Figs. 6 to 9, it should also be noted that it is also possible for the corresponding disks to be stationary and for the scanning devices to move in a circular or helical manner around the disks 35.

In Fig. 10 ist in Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel eines Messwertaufnehmers 1 eine Vierbit-Kodierung eines entsprechenden Bitmusters 6 beschrieben.In Fig. 10, a four-bit coding of a corresponding bit pattern 6 is described in connection with an embodiment of a measuring sensor 1.

Der Messwertaufnehmer 1 umfasst das bewegbare erste Vorrichtungsteil 3, von dem im Wesentlichen nur die Abtasteinrichtung 8 dargestellt ist. Diese ist in einer Innenbohrung 23 des stationären zweiten Vorrichtungsteils 4 eingesteckt, welches beispielsweise ein Kolben nach den Fig. 1 und 2 sein kann. Es besteht allerdings wiederum die Möglichkeit, dass die Abtasteinrichtung 8 bewegbar und das Bitmuster 6 stationär ist.The sensor 1 comprises the movable first device part 3, of which essentially only the scanning device 8 is shown. This is inserted into an inner bore 23 of the stationary second device part 4, which can be, for example, a piston according to Figs. 1 and 2. However, it is again possible for the scanning device 8 to be movable and the bit pattern 6 to be stationary.

Auf der Innenwand 22 der Innenbohrung 23 ist das Bitmuster 6 durch Bereiche 17, von unterschiedlicher Leitfähigkeit gebildet. Beispielsweise sind die Bereiche 17 leitend und die Bereiche 18 nichtleitend. Das Bitmuster 6 umfasst eine Reihe von Bitmustergruppen 7, die nacheinander durch die Relativbewegung der Abtasteinrichtung 8 und des Bitmusters 6 abtastbar sind. In der in Fig. 10 dargestellten Ausgangsposition der Abtasteinrichtung 8 relativ zum Bitmuster 6 wird eine Bitmustergruppe 17 abgetastet, die aus einem leitenden Bereich 17 gebildet ist. Die Bitmustergruppe 7 umfasst entsprechend zur Anzahl der Einzelabtastelemente 9 der Abtasteinrichtung 8 vier Einzelbits Diese weisen eine Bitlänge 12 auf, die durch eine entsprechende Ausdehnung 11 der Einzelabtastelemente 9 bestimmt ist. Das heißt, der Bereich 17, der in Fig. 10 als erste Bitmustergruppe 7 abgetastet wird, umfasst vier Einzelbits 13, die insgesamt den leitenden Bereich 17 bilden. Dabei entspricht eine Ausdehnung 10 der Abtasteinrichtung 8 gerade einer entsprechenden Ausdehnung der Bitmustergruppe 7 bzw. des leitenden Bereichs 17.On the inner wall 22 of the inner bore 23, the bit pattern 6 is formed by regions 17 of different conductivity. For example, the regions 17 are conductive and the regions 18 are non-conductive. The bit pattern 6 comprises a series of bit pattern groups 7 which can be scanned one after the other by the relative movement of the scanning device 8 and the bit pattern 6. In the starting position of the scanning device 8 relative to the bit pattern 6 shown in Fig. 10, a bit pattern group 17 is scanned which is formed from a conductive region 17. The bit pattern group 7 comprises four individual bits corresponding to the number of individual scanning elements 9 of the scanning device 8. These have a bit length 12 which is determined by a corresponding extension 11 of the individual scanning elements 9. This means that the area 17, which is scanned in Fig. 10 as the first bit pattern group 7, comprises four individual bits 13, which together form the conductive area 17. An extension 10 of the scanning device 8 corresponds precisely to a corresponding extension of the bit pattern group 7 or the conductive area 17.

Die nächsten Bitmustergruppen 7, siehe die verschiedenen Zahlkombination im unteren Teil der Fig. 10, ergeben sich durch Verschiebung der Abtasteinrichtung 8 um jeweils ein Einzelbit 13 nach rechts in Fig. 10. Fällt dabei ein Einzelbit 13 in einen nichtleitenden Bereich 18 ist dies durch eine "1" dargestellt, während Einzelbits 13 im leitenden Bereich 17 durch eine "0" dargestellt sind. Durch diese Folge von "0" und "1" ergibt sich die Kodierung 51 des Bitmusters 6, die die positionsspezifische Bitmustergruppen 7 bestimmt. The next bit pattern groups 7, see the various number combinations in the lower part of Fig. 10, are created by shifting the scanning device 8 by one individual bit 13 to the right in Fig. 10. If an individual bit 13 falls into a non-conductive area 18, this is represented by a "1", while individual bits 13 in the conductive area 17 are represented by a "0". This sequence of "0" and "1" results in the coding 51 of the bit pattern 6, which determines the position-specific bit pattern groups 7.

Wird die Vierbit-Kodierung 51 der verschiedenen Bitmustergruppen 7 jeweils in einen dezimalen Zahlenwert 52 umgesetzt, so ergeben sich die in der entsprechenden Spalte dargestellten Zahlenwerte von 0 bis 15. Das heißt, jeder der Bitmustergruppen 7 ist ein unterschiedlicher dezimaler Zahlenwert von 0 bis 15 zuordbar. Unabhängig von der Reihenfolge der dezimalen Zahlenwerte 52 wird jeder der nacheinander durchfahren Bitmustergruppen 7 ein bestimmter Positionswert 53 zugeordnet. Dabei sind die Positionswerte 53 geordnet und es werden ihnen Zahlenwerte von 1 bis 16 zugeordnet.If the four-bit coding 51 of the various bit pattern groups 7 is converted into a decimal numerical value 52, the numerical values shown in the corresponding column range from 0 to 15. This means that each of the bit pattern groups 7 can be assigned a different decimal numerical value from 0 to 15. Regardless of the order of the decimal numerical values 52, each of the bit pattern groups 7 that are passed through one after the other is assigned a specific position value 53. The position values 53 are ordered and numerical values from 1 to 16 are assigned to them.

Um mehr Positionswerte 53 zu erhalten, kann beispielsweise eine Fünfbit-Kodierung, eine Sechsbit-Kodierung, eine Siebenbit-Kodierung usw. verwendet werden. Es ist be-To obtain more position values 53, for example, a five-bit coding, a six-bit coding, a seven-bit coding, etc. can be used. It is

kannt, dass sich aufgrund der entsprechenden Anzahl der Bits für eine Codierung und der beiden für eine Codierung bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Zustände bzw. Merkmale für jedes Einzelbit die entsprechenden Positionswerte als 2 DWBergeben, wobei DWB der Datenwortbreite entspricht, die beispielsweise 4 Bit, 5 Bit, 6 Bit usw. umfasst. Die Datenwortbreite entspricht dabei einer Bitmustergruppe.It is known that due to the corresponding number of bits for a code and the two states or features for a code in the embodiment shown, the corresponding position values for each individual bit are 2 DWB, where DWB corresponds to the data word width, which includes, for example, 4 bits, 5 bits, 6 bits, etc. The data word width corresponds to a bit pattern group.

Es ist allerdings ebenfalls möglich, dass jedes Einzelbit 3 unterschiedliche Zustände oder Eigenschaften aufweisen kann, so dass die Codierung entsprechend anders erfolgen kann.However, it is also possible that each individual bit can have 3 different states or properties, so that the coding can be done differently accordingly.

Es sei hier noch angemerkt, dass beispielsweise bei leitend/nichtleitend als Zustand bzw. Merkmal der Einzelbits jedes dieser Einzelbits durch einen Metallring (leitend) oder Kunststoffring (nichtleitend) gebildet sein kann. Sind in diesem Zusammenhang mehrere Einzelbits im gleichen Zustand, so kann der entsprechende Ring aus Metall oder Kunststoff breiter ausgebildet sein.It should also be noted here that, for example, if the state or characteristic of the individual bits is conductive/non-conductive, each of these individual bits can be formed by a metal ring (conductive) or plastic ring (non-conductive). If several individual bits are in the same state in this context, the corresponding metal or plastic ring can be made wider.

In Fig. 11 ist im Zusammenhang mit einer elektrischen Spule 9 als Einzelabtastelement 9 und leitenden/nichtleitenden Bereichen 17, 18 als Bitmuster 6 eine Messsignalinformation 37 dargestellt. Diese ergibt sich bei Abfahren des Bitmusters 6 durch die entsprechende Abtasteinrichtung 8, bzw. durch Abfahren eines Einzelabtastelements 9. Auf der Abszisse ist der Weg 9 und auf der Ordinate eine analoge Auflösung 54 einer Signalspannung 58 für eine elektrische Spule 19 dargestellt. Das heißt, der Verlauf der Messsignalinformation 37 wird im Bereich der Signalspannung 58 analog oder quasi analog ausgewertet. Dadurch ergibt sich ein sehr exakter Verlauf der Messsignalinformation 37 in Abhängigkeit vom Weg 59.In Fig. 11, a measurement signal information 37 is shown in connection with an electrical coil 9 as a single scanning element 9 and conductive/non-conductive areas 17, 18 as a bit pattern 6. This results when the bit pattern 6 is scanned by the corresponding scanning device 8 or by scanning an individual scanning element 9. The path 9 is shown on the abscissa and an analog resolution 54 of a signal voltage 58 for an electrical coil 19 is shown on the ordinate. This means that the course of the measurement signal information 37 is evaluated analogously or quasi-analogously in the area of the signal voltage 58. This results in a very precise course of the measurement signal information 37 depending on the path 59.

Eine Messsignalinformation 37 ist bei einer ersten Abtastung des Bitmusters 6 beispielsweise in der Speichereinrichtung 36 der Steuer- und Auswertereinrichtung 61 des Messwertaufnehmers 1 ablegbar. Wird anschließend ein Messsignalinformation bei einer aktuellen Abtastung erhalten, kann diese mit der abgespeicherten Messsignalinformation verglichen werden. Durch Vergleich der beiden Messsignalinformationen lässt sich die Relativposition von bewegbarem ersten Vorrichtungsteil und stationärem zweiten Vorrichtungsteil über die Bitlänge 12 eines Einzelbits 13 mit höherer Auflösung fest-A measurement signal information 37 can be stored in the memory device 36 of the control and evaluation device 61 of the measuring sensor 1 during a first scan of the bit pattern 6, for example. If a measurement signal information is subsequently obtained during a current scan, this can be compared with the stored measurement signal information. By comparing the two measurement signal information, the relative position of the movable first device part and the stationary second device part can be determined with a higher resolution over the bit length 12 of a single bit 13.

stellen. Beispielsweise werden die Messsignalinformation von einem, zwei, drei, vier oder mehr Einzelabtastelementen 9 miteinander verglichen und miteinander zur Deckung gebracht, so dass nicht nur bitgenau die Position bestimmbar ist, sondern auch Übergänge zwischen Bits, Teilabschnitten zwischen den Bits usw. erfassbar sind. Die entsprechende Auflösung der Position ergibt sich im Wesentlichen aus der analogen Bitauflösung 54 nach Fig. 11 und einer entsprechenden Bitbreite 12, siehe beispielsweise Fig. 10.For example, the measurement signal information from one, two, three, four or more individual scanning elements 9 is compared with one another and aligned with one another, so that not only can the position be determined with bit precision, but also transitions between bits, sections between the bits, etc. can be detected. The corresponding resolution of the position essentially results from the analog bit resolution 54 according to Fig. 11 and a corresponding bit width 12, see for example Fig. 10.

Durch die Aufzeichnung der Messwertsignalinformation 37 bei einer ersten Abtastung und durch die Aufzeichnung einer entsprechenden aktuellen Messwertinformation ergibt sich außerdem die Möglichkeit, falls diese in einer nichtflüchtigen Speichereinrichtung abgelegt sind, diese bei Ausfall der elektrischen Einrichtung später bei erneuter Inbetriebnahme abzurufen und miteinander zu vergleichen und genau und direkt die Relativposition zwischen erstem und zweitem Vorrichtungsteil festzustellen. Dies ist auch bei den Bitmustern an sich möglich, wobei gegebenenfalls nur bei erneuter Inbetriebnahme die der Position nächste spezifische Bitmustergruppe angefahren werden muss, falls keine genaue Zuordnung von Abtasteinrichtung und Bitmustergruppe vorliegt.By recording the measured value signal information 37 during a first scan and by recording a corresponding current measured value information, it is also possible, if this is stored in a non-volatile memory device, to retrieve it later when the electrical device fails and to compare it with one another and to determine the relative position between the first and second device parts precisely and directly. This is also possible with the bit patterns themselves, whereby the specific bit pattern group closest to the position may only have to be approached when the device is put back into operation if there is no precise assignment of scanning device and bit pattern group.

In der Fig. 12 ein einfaches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers 1 zur Erläuterung einiger Messparameter dargestellt. Der Messwertaufnehmer 1 umfasst ein bewegbares Vorrichtungsteil und ein stationäres Vorrichtungsteil, wobei eins dieser Vorrichtungsteile beispielsweise der Abtasterträger 28 und das andere Vorrichtungsteil der Bitmusterträger 25 ist. Auf dem Abtasterträger 28 sind elektrische Spulen 19 (nicht dargestellt) als Einzelabtastelemente 9 nebeneinander angeordnet, wobei die Anzahl der Einzelabtastelemente 9 die Gesamtlänge der Abtasteinrichtung 8 und ebenfalls die Länge der Bitmustergruppe bestimmt.Fig. 12 shows a simple embodiment of a measuring sensor 1 according to the invention to explain some measuring parameters. The measuring sensor 1 comprises a movable device part and a stationary device part, one of these device parts being, for example, the scanner carrier 28 and the other device part being the bit pattern carrier 25. Electrical coils 19 (not shown) are arranged next to one another on the scanner carrier 28 as individual scanning elements 9, the number of individual scanning elements 9 determining the total length of the scanning device 8 and also the length of the bit pattern group.

Jedem Einzelabtastelement 9 ist eine sogenannte mechanische Bitbreite 56 zuordbar. Die gesamte Datenwortbreite 55 bzw. Ausdehnung 10 der Abtasteinrichtung 8 ergibt sich durch die Anzahl der Einzelabtastelemente.Each individual scanning element 9 can be assigned a so-called mechanical bit width 56. The total data word width 55 or extent 10 of the scanning device 8 results from the number of individual scanning elements.

Die Auflösung ergibt sich in diesem Zusammenhang als der Quotient aus einer analogen Bitauflösung, siehe in Fig. 11 Bezugszeichen 54, und der mechanischen BitbreiteIn this context, the resolution is the quotient of an analog bit resolution, see reference numeral 54 in Fig. 11, and the mechanical bit width

56. Die analoge Bitauflösung ist beispielsweise in Schritt pro Bit und die mechanische Bitbreite in mm pro Bit angegeben.56. For example, the analog bit resolution is given in steps per bit and the mechanical bit width in mm per bit.

Die durch den Messwertaufnehmer 1 zu messende Länge ergibt sich durch das Produkt aus mechanischer Bitbreite 56 und der um eins verminderten Maximalanzahl der möglichen Positionen 53, siehe Fig. 10.The length to be measured by the sensor 1 is the product of the mechanical bit width 56 and the maximum number of possible positions 53 minus one, see Fig. 10.

Die gesamte Länge eines von der Abtasteinrichtung abzufahrenden Weges ergibt sich im Wesentlichen durch Addition der Länge des Messweges und der Ausdehnung 10 der Abtasteinrichtung 8.The total length of a path to be traveled by the scanning device is essentially determined by adding the length of the measuring path and the extension 10 of the scanning device 8.

Die maximale Länge eines Bereichs 17, siehe in der rechten Hälfte der Fig. 12, ergibt sich ebenfalls durch diese Ausdehnung 10 bzw. Sensorlänge 57 der Abtasteinrichtung 8.The maximum length of a region 17, see the right half of Fig. 12, also results from this extension 10 or sensor length 57 of the scanning device 8.

Claims (36)

1. Messwertaufnehmer (1) für wenigstens eine kinematische Messgröße insbesondere bei Vorrichtungen (2) zur Erdöl- und Erdgasgewinnung, mit einem in der oder durch die Vorrichtung (2) bewegbaren erstem Vorrichtungsteil, dessen kinematische Messgröße zu bestimmen ist, und einem relativ zum ersten Vorrichtungsteil (3) stationären zweiten Vorrichtungsteil (4), dadurch gekennzeichnet, dass erstes und/oder zweites Vorrichtungsteil (3, 4) ein entlang einer Bewegungsrichtung (5) sich änderndes Bitmuster (6) aufweisen, von welchem positionsspezifische Bitmustergruppen (7) durch eine am jeweils anderen Vorrichtungsteil (3, 4) angeordnete Abtasteinrichtung (8) abtastbar sind. 1. A measurement sensor ( 1 ) for at least one kinematic measurement variable, in particular in devices ( 2 ) for oil and natural gas extraction, with a first device part which is movable in or through the device ( 2 ), the kinematic measurement variable of which is to be determined, and a second device part ( 4 ) which is stationary relative to the first device part ( 3 ), characterized in that the first and/or second device part ( 3 , 4 ) have a bit pattern ( 6) which changes along a direction of movement (5 ) , of which position-specific bit pattern groups ( 7 ) can be scanned by a scanning device ( 8 ) arranged on the respective other device part ( 3 , 4 ). 2. Messwertaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinrichtung (8) eine Anzahl von Einzelabtastelementen (9) aufweist. 2. A sensor according to claim 1, characterized in that the scanning device ( 8 ) has a number of individual scanning elements ( 9 ). 3. Messwertaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausdehnung (10, 11) der Abtasteinrichtung (8) bzw. der Einzelabtastelemente (9) in Bewegungsrichtung (5) im Wesentlichen einer Bitlänge (12) eines jedes Einzelbits (13) des Bitmusters (6) entspricht. 3. A sensor according to claim 1 or 2, characterized in that an extension ( 10 , 11 ) of the scanning device ( 8 ) or of the individual scanning elements ( 9 ) in the direction of movement ( 5 ) essentially corresponds to a bit length ( 12 ) of each individual bit ( 13 ) of the bit pattern ( 6 ). 4. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Einzelbit (13) einer Bitmustergruppe (7) (Datenwortbreite) ein Einzelabtastelement (9) zuordbar ist. 4. A measuring sensor according to one of the preceding claims, characterized in that each individual bit ( 13 ) of a bit pattern group ( 7 ) (data word width) can be assigned an individual scanning element ( 9 ). 5. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass n Einzelbits (13) einer Bitmustergruppe (7) n + 1 oder n - 1 Einzelabtastelemente (9) zuordbar sind. 5. A sensor according to one of the preceding claims, characterized in that n individual bits ( 13 ) of a bit pattern group ( 7 ) can be assigned to n + 1 or n - 1 individual scanning elements ( 9 ). 6. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bitmustergruppen (7) in Bewegungsrichtung (5) um jeweils ein Einzelbit (13) relativ zueinander verschoben sind. 6. A sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the bit pattern groups ( 7 ) are shifted relative to one another in the direction of movement ( 5 ) by one individual bit ( 13 ). 7. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bitmuster (6)sich in Längsrichtung (14) der Vorrichtung (2) erstreckt. 7. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the bit pattern ( 6 ) extends in the longitudinal direction ( 14 ) of the device ( 2 ). 8. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bitmuster (6) durch Vertiefungen (15) und/oder Erhöhungen (16) gebildet ist. 8. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the bit pattern ( 6 ) is formed by depressions ( 15 ) and/or elevations ( 16 ). 9. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bitmuster (6) durch Bereiche (17, 18) unterschiedlicher Leitfähigkeit gebildet ist. 9. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the bit pattern ( 6 ) is formed by regions ( 17 , 18 ) of different conductivity. 10. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bitmuster (6) durch Bereiche (17, 18) unterschiedlichen Reflexionsvermögens gebildet ist. 10. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the bit pattern ( 6 ) is formed by regions ( 17 , 18 ) of different reflectivity. 11. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einzelabtastelement (9) wenigstens eine Spule (19) aufweist. 11. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the individual scanning element ( 9 ) has at least one coil ( 19 ). 12. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einzelabtastelement (9) wenigstens eine Leuchtdiode (20) aufweist. 12. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the individual scanning element ( 9 ) has at least one light-emitting diode ( 20 ). 13. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Abtasteinrichtungen (8, 21) insbesondere direkt benachbart in Bewegungsrichtung (5) angeordnet sind. 13. A measuring sensor according to one of the preceding claims, characterized in that two scanning devices ( 8 , 21 ) are arranged, in particular directly adjacent to one another in the direction of movement ( 5 ). 14. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrichtung (5) geradlinig verläuft. 14. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the direction of movement ( 5 ) is rectilinear. 15. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrichtung (5) schraubenförmig verläuft. 15. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the direction of movement ( 5 ) is helical. 16. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrichtung (5) im Wesentlichen kreisförmig verläuft. 16. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the direction of movement ( 5 ) is substantially circular. 17. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bitmuster (6) entlang insbesondere einer Innenwand (22) einer Innenbohrung (23) eines Kolbens (24) der Vorrichtung (2) ausgebildet ist. 17. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the bit pattern ( 6 ) is formed in particular along an inner wall ( 22 ) of an inner bore ( 23 ) of a piston ( 24 ) of the device ( 2 ). 18. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bitmuster (6) entlang eines mit einem Kolben (24) der Vorrichtung (2) insbesondere lösbar befestigten Bitmusterträger (25) ausgebildet ist. 18. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the bit pattern ( 6 ) is formed along a bit pattern carrier ( 25 ) which is in particular detachably fastened to a piston ( 24 ) of the device ( 2 ). 19. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bitmusterträger (25) sich koaxial zu einer Innenbohrung (23) des Kolbens (24) erstreckt. 19. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the bit pattern carrier ( 25 ) extends coaxially to an inner bore ( 23 ) of the piston ( 24 ). 20. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Bitmusterträger (25) und einer Innenwand (22) der Innenbohrung (23) eine Abtasterhülse (26) eingesteckt ist. 20. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that a scanner sleeve ( 26 ) is inserted between the bit pattern carrier ( 25 ) and an inner wall ( 22 ) of the inner bore ( 23 ). 21. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinrichtung (8) im Wesentlichen am freien Ende (27) eines relativ zur Innenbohrung (23) verschiebbaren Abtasterträgers (28) angeordnet ist. 21. A measuring sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the scanning device ( 8 ) is arranged substantially at the free end ( 27 ) of a scanner carrier ( 28 ) which is displaceable relative to the inner bore ( 23 ). 22. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Leitungen (29) zur Versorgung der und/oder zur Signalübermittlung von der Abtasteinrichtung (8, 21) entlang einer Leitungsbohrung (30) von Abtasterhülse (26) oder Abtasterträger (28) geführt sind. 22. Measuring sensor according to one of the preceding claims, characterized in that electrical lines ( 29 ) for supplying and/or transmitting signals from the scanning device ( 8 , 21 ) are guided along a line bore ( 30 ) of the scanner sleeve ( 26 ) or scanner carrier ( 28 ). 23. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsbohrung (30) am freien Vorderende (31) durch einen Endstopfen (32) insbesondere lösbar verschlossen ist. 23. Measuring sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the line bore ( 30 ) is closed at the free front end ( 31 ) by an end plug ( 32 ), in particular releasably. 24. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bitmuster (6) entlang einer Kreisbahn angeordnete Einzelbits (13) aufweist. 24. A sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the bit pattern ( 6 ) has individual bits ( 13 ) arranged along a circular path. 25. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bitmuster (6) entlang eines Umfangs (34) einer Scheibe (35) angeordnete Einzelbits (13) aufweist. 25. A measuring sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the bit pattern ( 6 ) has individual bits ( 13 ) arranged along a circumference ( 34 ) of a disk ( 35 ). 26. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bitmuster (6) in einer Scheibe (35) schlitzförmig ausgebildete Einzelbits (13) aufweist. 26. A measuring sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the bit pattern ( 6 ) has slot-shaped individual bits ( 13 ) in a disk ( 35 ). 27. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelabtastelemente (9) radial verstellbar gelagert sind. 27. A measuring sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the individual scanning elements ( 9 ) are mounted radially adjustable. 28. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Anzahl der Einzelabtastelemente (9) der Abtasteinrichtung (8, 21) die Anzahl der Einzelbits (13) eines Bitmusters (6) bestimmt ist. 28. A sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the number of individual bits ( 13 ) of a bit pattern ( 6 ) is determined by the number of individual scanning elements ( 9 ) of the scanning device ( 8 , 21 ). 29. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertaufnehmer (1) zumindest eine Speichereinrichtung (36) zur Abspeicherung von Messsignalen der Abtasteinrichtung (8, 21) in Abhängigkeit von der Position aufweist. 29. A measuring sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring sensor ( 1 ) has at least one storage device ( 36 ) for storing measuring signals of the scanning device ( 8 , 21 ) as a function of the position. 30. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Messsignale zumindest einer Anzahl von Einzelabtastelementen (9) in Abhängigkeit von der Position abspeicherbar sind. 30. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that measurement signals of at least a number of individual scanning elements ( 9 ) can be stored as a function of the position. 31. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einmal eine Messsignalinformation (37) für einen Gesamtbewegungsbereich der Abtasteinrichtung (8) und/oder zumindest einer Anzahl von Einzelabtastelementen (9) in der Speichereinrichtung (36) abspeicherbar ist. 31. A measuring sensor according to one of the preceding claims, characterized in that at least one measurement signal information item ( 37 ) for a total movement range of the scanning device ( 8 ) and/or at least a number of individual scanning elements ( 9 ) can be stored in the storage device ( 36 ). 32. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertaufnehmer (1) eine Vergleichseinrichtung (38) zum Vergleich der Messsignalinformation (37) mit einer aktuellen Messsignalinformation (39) aufweist. 32. Measuring sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring sensor ( 1 ) has a comparison device ( 38 ) for comparing the measuring signal information ( 37 ) with a current measuring signal information ( 39 ). 33. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die letzte aktuelle Messsignalinformation (39) nach ihrer Erfassung bis zur Ersetzung durch eine nachfolgende aktuelle Messsignalinformation abgespeichert ist. 33. A measuring sensor according to one of the preceding claims, characterized in that at least the last current measuring signal information ( 39 ) is stored after its detection until it is replaced by a subsequent current measuring signal information. 34. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Messung und Auswertung der Messsignalinformationen (7, 39) im Wesentlichen analog durchführbar sind. 34. A measuring sensor according to one of the preceding claims, characterized in that measurement and evaluation of the measuring signal information ( 7 , 39 ) can be carried out essentially analogously. 35. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Abtasteinrichtung (8) und/oder Bitmuster (6) austauschbar ausgebildet sind. 35. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the scanning device ( 8 ) and/or bit pattern ( 6 ) are designed to be exchangeable. 36. Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrischen Verbindung der Abtasteinrichtung (8) eine insbesondere druckfeste Mehrfachkabeldurchführung (45) vorgesehen ist. 36. Measuring sensor according to one of the preceding claims, characterized in that a particularly pressure-resistant multiple cable feedthrough ( 45 ) is provided for the electrical connection of the scanning device ( 8 ).
DE20203298U 2002-03-01 2002-03-01 Measurement value transducer, especially a linear displacement transducer for use in a blowout preventer for an oil or gas well, has a bit pattern generator whose signal is detected and evaluated to indicate component position Expired - Lifetime DE20203298U1 (en)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE20203298U DE20203298U1 (en) 2002-03-01 2002-03-01 Measurement value transducer, especially a linear displacement transducer for use in a blowout preventer for an oil or gas well, has a bit pattern generator whose signal is detected and evaluated to indicate component position
BR0308140-0A BR0308140A (en) 2002-03-01 2003-02-28 Absolute position encoder
DE10392297T DE10392297B4 (en) 2002-03-01 2003-02-28 Method for determining the position of a moving object relative to a stationary object using bit patterns, with a sample bit pattern signal that directly indicates object position and direction of movement without signal summation
PCT/EP2003/002078 WO2003074977A1 (en) 2002-03-01 2003-02-28 Absolute position encoder
GB0421150A GB2405757B (en) 2002-03-01 2003-02-28 Transducer, method and coding pattern for determining a kinematic measurable variable
US10/506,221 US7091883B2 (en) 2002-03-01 2003-02-28 Absolute position encoder
AU2003206963A AU2003206963A1 (en) 2002-03-01 2003-02-28 Absolute position encoder
NO20044210A NO20044210L (en) 2002-03-01 2004-09-30 Coding device for absolute position

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE20203298U DE20203298U1 (en) 2002-03-01 2002-03-01 Measurement value transducer, especially a linear displacement transducer for use in a blowout preventer for an oil or gas well, has a bit pattern generator whose signal is detected and evaluated to indicate component position

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE20203298U1 true DE20203298U1 (en) 2003-07-24

Family

ID=27635389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE20203298U Expired - Lifetime DE20203298U1 (en) 2002-03-01 2002-03-01 Measurement value transducer, especially a linear displacement transducer for use in a blowout preventer for an oil or gas well, has a bit pattern generator whose signal is detected and evaluated to indicate component position

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE20203298U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005050365A1 (en) * 2005-10-20 2007-04-26 Cherry Gmbh Contactless position sensor for gas-filled support has coding element arranged relative to sensor elements so each relative position between coding element and sensor elements corresponds to definite output signal of sensor elements
EP2270436A1 (en) 2004-04-23 2011-01-05 Cameron International Corporation Position determination device and method of position determination

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3035774A1 (en) * 1980-09-23 1982-05-27 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Digital position transducer - has series of markings on one part generating bit patterns in row of detectors
DE3127116A1 (en) * 1981-07-09 1983-01-27 H. Kuhnke Gmbh Kg, 2427 Malente Measuring system for the contactless detection of positions in a piston/cylinder unit
US4631519A (en) * 1982-09-01 1986-12-23 Rosemount Engineering Company Limited Position measuring apparatus
DE3826561A1 (en) * 1988-08-04 1990-02-08 Rexroth Mannesmann Gmbh Capacitive distance pick-up
DE4205048A1 (en) * 1992-02-19 1993-08-26 Siemens Ag ARRANGEMENT FOR MEASURING THE POSITION OF A LINEAR MOBILE BODY
DE4431238A1 (en) * 1994-09-02 1996-03-14 Moto Meter Gmbh Stepper motor with position sensor
DE19513829A1 (en) * 1995-04-12 1996-10-17 Itt Ind Gmbh Deutsche Determining absolute position in linear or rotary displacements in e.g. machine tool such as drill or lathe
DE19541768A1 (en) * 1995-11-09 1997-05-22 Itt Ind Gmbh Deutsche Position determination system of linear or rotational movable element

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3035774A1 (en) * 1980-09-23 1982-05-27 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Digital position transducer - has series of markings on one part generating bit patterns in row of detectors
DE3127116A1 (en) * 1981-07-09 1983-01-27 H. Kuhnke Gmbh Kg, 2427 Malente Measuring system for the contactless detection of positions in a piston/cylinder unit
US4631519A (en) * 1982-09-01 1986-12-23 Rosemount Engineering Company Limited Position measuring apparatus
DE3826561A1 (en) * 1988-08-04 1990-02-08 Rexroth Mannesmann Gmbh Capacitive distance pick-up
DE4205048A1 (en) * 1992-02-19 1993-08-26 Siemens Ag ARRANGEMENT FOR MEASURING THE POSITION OF A LINEAR MOBILE BODY
DE4431238A1 (en) * 1994-09-02 1996-03-14 Moto Meter Gmbh Stepper motor with position sensor
DE19513829A1 (en) * 1995-04-12 1996-10-17 Itt Ind Gmbh Deutsche Determining absolute position in linear or rotary displacements in e.g. machine tool such as drill or lathe
DE19541768A1 (en) * 1995-11-09 1997-05-22 Itt Ind Gmbh Deutsche Position determination system of linear or rotational movable element

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2270436A1 (en) 2004-04-23 2011-01-05 Cameron International Corporation Position determination device and method of position determination
DE102005050365A1 (en) * 2005-10-20 2007-04-26 Cherry Gmbh Contactless position sensor for gas-filled support has coding element arranged relative to sensor elements so each relative position between coding element and sensor elements corresponds to definite output signal of sensor elements

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2561319B1 (en) Position detecting device and method for producing a marking arrangement for a position detecting device
EP1462661B1 (en) Position determination device for fluid actuated piston-cylinder assemblies
DE10217811C1 (en) Coding system for marking tools in medical devices
DE2442137A1 (en) TEACHING WITH AT LEAST ONE ELECTRICAL POSITION CONVERTER TO MEASURE THE DIMENSIONS OF MECHANICAL WORKPIECES
DE3127116C3 (en) Measuring system for contactless detection of positions in a piston-cylinder unit
DE102010056271A1 (en) Sensor arrangement for detecting axial and rotary position of longitudinally displaceable and rotatable shaft such as switching shaft of hand shift transmission, has linear sensor with two sensor elements
DE2723978C3 (en) Device for detecting the position of several parallel movable parts of a franking machine
EP3214410B1 (en) Cylinder with an optical position sensor
EP4242595B1 (en) Position, length or angle determination device and method
DE3902491C2 (en) Device for determining at least one variable associated with the movement of a movable body
DE20203298U1 (en) Measurement value transducer, especially a linear displacement transducer for use in a blowout preventer for an oil or gas well, has a bit pattern generator whose signal is detected and evaluated to indicate component position
EP1770372B1 (en) Position measuring device
EP1321743B1 (en) Absolute length measuring system with a measuring rod moving with respect to mutually spaced length sensors
DE10392297B4 (en) Method for determining the position of a moving object relative to a stationary object using bit patterns, with a sample bit pattern signal that directly indicates object position and direction of movement without signal summation
EP1770375B1 (en) Position measuring device with two scales whose coded tracks overlap one another
DE102005029494B4 (en) Piston-cylinder arrangement
DE10209058B4 (en) Method and bit pattern for determining a kinematic measured variable
DE10230471B4 (en) Measuring system for absolute value acquisition of angles or paths
DE102013012774B4 (en) Part-turn actuator and method for the automated determination of a switching point
DE102023134625B3 (en) DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING POSITION, LENGTH OR ANGLE AND METHOD FOR FORMING A CORRESPONDING CODING
DE3829545A1 (en) Position sensor
DE3620796A1 (en) DRIVE DEVICE, IN PARTICULAR DOOR DRIVE
DE4141739A1 (en) Method for operating resistive displacement measuring unit e.g. potentiometer - using movable system elements e.g. piston and rods in cylinder and measuring unit before first working operation is calibrated positionally
DE3432405A1 (en) Micrometer
DE1623637A1 (en) Digital coding device for reproducing environmental conditions such as pressure, temperature or the like.

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R207 Utility model specification

Effective date: 20030828

R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years

Effective date: 20050412

R157 Lapse of ip right after 6 years

Effective date: 20081001