DE2206609A1

DE2206609A1 - Device for the electrical display of the position of a movable part

Info

Publication number: DE2206609A1
Application number: DE19722206609
Authority: DE
Inventors: Bengt Anders Akersberga Teil (Schweden)
Original assignee: Piab AB
Current assignee: Piab AB
Priority date: 1971-02-11
Filing date: 1972-02-11
Publication date: 1972-08-31
Also published as: SE341364B

Description

Vorrichtung für die elektrische Anzeige der Stellung eines bewegbaren Teils Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die elektrische ernanzeige der Stellung eines bewegbaren Teils. Die Erfindung ist insbesondere für das Fernablesen eines Dynamometers bestimmt, sie kann jedoch auch zum Anzeigen der Stellung jedes beliebigen bewegbaren Teils verwendet werden, das durch äußere BedinUungen beeinflußt wird. Device for the electrical display of the position of a movable Part The invention relates to a device for the electrical display of the Position of a movable part. The invention is particularly for remote reading a dynamometer, but it can also be used to indicate the position of each any movable part can be used which is influenced by external conditions will.

Es ist bereits bekannt, einstellbare Potentiometer zum Anzeigen der Stellung eines bewegbaren Teils zu verwenden und dieses Potentiometer in eine elektrische Meßbrücke einzuschalten, um durch Umsetzen der Änderung des Widerstandswerts des Potentiometers in von einer Meßvorrichtung, z.B. It is already known to use adjustable potentiometers for displaying the Position of a movable part and turn this potentiometer into an electrical one Switch on the measuring bridge in order to convert the change in the resistance value of the Potentiometer in a measuring device, e.g.

einem bei-erinstrumerlt, abiesbare Werte das direkte Ablesen der Stellung des bewegbaren Teils zu erlauben, wobei dieses Ablesen auch in einer großen Entfernung vom bewegbaren Teil erfolgen kann. Hierbei ist es üblich, ein Potentiometer mit einem beweglichen Arm zu verwencien, der mit dem bewegbaren Teil, dessen Stellung angezeigt werden soll, verbunden ist und der sich in Abhängigkeit von der bewegung des bewegbaren Teils bewegen kann, und ein mit einem Mittelabgriff versehenes Impe.dannelement zwischen die Enden des Potentiometers zu schalten, wobei die so gebildete Brückenschaltung mit elektrischem Strom von einer zwischen den beweglichen Arm des Potentiometers und den Mittelabgriff des Impedanzelements geschalteten Spannungsquelle gespeist wird und wobei die Meßvorrichtung mit dem Impedanzelement zwischen dessen Enden parallelgeschaltet ist. bei beXann-ten Brükkenschaltungen kann die Spannungsquelle eine konstante Spannung innerhalb des Betriebsbereichs liefern. Eine Vorrichtung dieser bekannten Art ist beispielsweise in der SW-PS 134 831 beschrieben.one at-erinstrumlt, readable values the direct reading of the position of the movable part, with this reading even at a great distance can take place from the movable part. Here it is common to use a potentiometer to use a movable arm, the one with the movable part, its position is to be displayed, connected and depending on the movement of the movable part can move, and an Impe.dannelement provided with a center tap to switch between the ends of the potentiometer, the bridge circuit thus formed with electric current from one between the movable arm of the potentiometer and fed to the center tap of the impedance element switched voltage source and wherein the measuring device with the impedance element between its ends is connected in parallel. in known bridge circuits, the voltage source provide a constant voltage within the operating range. One device this known type is described in SW-PS 134 831, for example.

Bei Verwendung einer Quelle für konstante Spannung zum Speisen der Brücke erhält man jedoch beim Laden der Brücke mit Strom einen Lineari-tatst'ehler, der bewirkt, daß das Meßinstrudient, das üblicherweise aus einem Zeigerinstrument besteht, eine nichtlineare Skala hat, wenn verhindert werden soll, daß das Zeigerinstrument einen Ablesefehler von über den ganzen Skalenbereich veranderlicher Größe wiedergibt. Das bedeutet, daß die Skalen jeweils der Brücke angepaßt werden müssen und daß das Auswechseln eines Bestandteils der Brücke eine neue Skaleiieinteilung erfordert, was nicht nur in wirtschaftlicher jjinsiciit nachteilig ist. When using a constant voltage source to power the Bridge you get a linear actuator error when charging the bridge with electricity, which causes the measuring instrument, which usually consists of a pointer instrument exists, has a non-linear scale if it is to be prevented that the pointer instrument represents a reading error of variable size over the entire range of the scale. This means that the scales must be adapted to the bridge and that the Replacing a component of the bridge requires a new scale graduation, which is disadvantageous not only in economic terms.

Um diesen Linearitätsfehler auf einen annehmbaren Wert zu verringern, wurden bisher Drehspulinstrumente mit hohem Innenwiderstand verwendet oder das Drehspuleninstrument wurde mit einem großen Multiplikationswiderstand versehen. Um eine erwünschte Verringerung des Linearitätsfehlers zu erzielen, muß jedoch der Widerstandswert des mit einem beliebigen llultiplikationswiderstand verbundenen Drehspulinstruments viele Male höher seill ais der Widerstandswert des Potentiometers, dessen Widerstandswert etwa in der gleichen Größenordnung liegt wie der Widerstandswert des mit einem Mittelabgriff versehenen Impedanzelements. Je höher der Widerstandswert des Drehspulinstruments in bezug zum Widerstandswert des Potentiometers ist, desto geringer ist der Linearritätsfehler, wenn die Brücke an Spannung liegt. Andererseits erfordert ein hoher Widerstandswert des Drehspulinstruements entweder, daß ein sehr empfindliches Instrumeint verwendet wird oder daß die Spannungsquelle so bemessen ist, daß sie einen starken Strom fließen läßt. In beiden Fällen ergöhen sich die Herstellungskosten der Vorrichtung. Trotzdem kann auf diese Weise der Linearitätsfehler nicht vallig ausgeschaltet werden. To reduce this linearity error to an acceptable level, Moving coil instruments with high internal resistance or the moving coil instrument were used up to now was provided with a large multiplication resistance. To a desired reduction To achieve the linearity error, however, the resistance value of the with a any multiplication resistance connected moving coil instrument many times higher than the resistance value of the potentiometer, its resistance value approximately is in the same order of magnitude as the resistance value of the one with a center tap provided impedance element. The higher the resistance value of the moving coil instrument in relation to the resistance value of the potentiometer, the smaller the linearity error, when the bridge is live. On the other hand, requires a high resistance value of the moving coil instrument either that uses a very sensitive instrument or that the voltage source is dimensioned so that they flow a strong current leaves. In both cases, the manufacturing costs of the device are increased. Nevertheless the linearity error cannot be completely eliminated in this way.

Durch die Erfindung soll nun eine Vorrichtung der oben beschriebenen Art gescharfen werden, bei der der Linearitätsfeh-1er vollständig ausgeschaltet worden ist und die mit niedrigeren Strömstärken arbeiten kann, als es bei bekannten Vorrichtungen für den entsprechenden Zweck möglich war. Dadurch wird die Lebe@schauer der Batterien, die oft die Stromquelle bei solchen vorrichtungen bilden, verlängert. The invention is now intended to provide a device as described above Kind of sharpened in which the linearity error completely eliminated and which can work with lower currents than known Devices for the relevant purpose was possible. This will make the live @showers the batteries, which are often the source of power in such devices.

Dies wird durch Schaffung einer Vorrichtung erreicht, die die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. This is accomplished by creating a device that does the in Claim 1 has mentioned features.

Außerdem wird durch die Erfindung erreicht, daß irOendein Rauschen des Potentiometers die Meßvorrichtung nicht beeinflußt und daß die Gefahr einer Beschädigung oder Zerstörung der Meßvorrichtung aufgrund einer möglichen fehlerhaften Verbindung der Verbindungsleitungen zwischen dem Potentiometer am bewegbaren Teil und dem Rest der Meßbrücke verrinbert wird. In addition, it is achieved by the invention that there is no noise of the potentiometer does not affect the measuring device and that the risk of a Damage or destruction of the measuring device due to a possible faulty Connection of the connecting lines between the potentiometer on the movable part and the rest of the measuring bridge is verrinbert.

Im Folgenden wird eine Ausführungsferm der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. An embodiment of the invention is described below with reference to the drawing described.

Die einzige Figur zeigt eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung, die in zwei Blöcke A und 13 geteilt ist. ber im Block A vorgesehene Widerstand befindet sich in einem Drehpotentiometer 10 hoher Präzision, dessen beweglicher Arm 11 mit dem bewegbaren Teil 12 mechanisch verbunden ist, dessen Stellung auf eine solche Weise angezeigt werden soll, daß eine Bewegung des bewegbaren Teils eine entsprechende Bewegung des Arms 11 des Potentiometers verursacht. Das Potentiometer im Block h ist unmittelbar neben dem bewegbaren Teil 12 angeordnet und die Verbindung zwischen dem bewegbaren Teil 12 und dem Einstell-Arm 11 des Potentiometers ist in der Zeichnung durch eine gestrichelte Linie 13 bezeichnet. Lurch drei Leitungen 14a, 14b, 14c ist das Potentiometer mit einer Ablesevorrichtung verbunden, die in der Zeichnung in Block B dargestellt ist. Diese Ablesevorrichtung, die zusammen mit dem Drehpotentiometer in block a eine elelxtrische Meßbrücke des Wheatstone-Typs bildet, weist einen Präzisions-Widerstand 1) auf, der mit einen Mittelabgrill in Form eines einstellbaren Arms 10 versehen ist. Dieser Arm wird vor Lieferung der Vorrichtung auf @ullstellung des Instruments eingestellt und diese Einstellung braucht normalerweise später nicht geändert zu werden. Über die Endpunkte des Widerstands 1@ ist dieser mit einem Drehspulinstrument 17 verbunden, dessen Ablesung proportional zuK Stellung des bewegbaren Teils 12 ist. The single figure shows a circuit arrangement according to the invention, which is divided into two blocks A and 13. via the resistor provided in block A. in a rotary potentiometer 10 of high precision, the movable arm 11 with the movable part 12 is mechanically connected, its position on such Way is to be indicated that a movement of the movable part corresponds to a Movement of the arm 11 of the potentiometer caused. The potentiometer in block h is arranged immediately next to the movable part 12 and the connection between the movable part 12 and the adjustment arm 11 of the potentiometer is in the drawing denoted by a dashed line 13. Through three lines 14a, 14b, 14c the potentiometer is connected to a reading device shown in the drawing is shown in block B. This reading device, together with the rotary potentiometer in block a forms an elelxtrische measuring bridge of the Wheatstone type, has a precision resistor 1), which is provided with a central grill in the form of an adjustable arm 10 is. Before the device is delivered, this arm is set to the zero position of the instrument set and this setting usually does not need to be changed later will. About the endpoints of resistance 1 @ is this one with one Moving coil instrument 17 connected, the reading of which is proportional to the K position of the movable Part 12 is.

Zwischen den beweglichen Arm 11 des im Block A befindlichen Potentiometers 10 und dem beweglichen Arm 16 des Widerstands 15 ist eine Gleichstromquelle 18 geschaltet, die das Merkmal aufweist, daß sie unabhängig von ihrem Ladezustand einen sehr konstanten Gleichstrom liefern kann.Between the movable arm 11 of the potentiometer located in block A. 10 and the movable arm 16 of the resistor 15, a direct current source 18 is connected, which has the feature that it has a very constant regardless of its state of charge Can deliver direct current.

Das Potentiometer 10 hat vorzugsweise einen Widerstandswert von etwa 1 Kiloohm. Der das Impedanzelement bildende Widerstand 15 hat einen Widerstandswert entsprechender Größenordnung. Die Gleichstromquelle 18 kann einen Strom von etwa 4 mA liefern. Die Potentiometerablesung wird zu 50 bis 80Vo', normalerweise etwa zu 60% ausgewertet. i>as Breh.spulinstrument ist so bemessen, daß es eine volle Ablesung bei einem Strom von etwa 1 mA ergibt. The potentiometer 10 preferably has a resistance value of about 1 kiloohm. The resistor 15 forming the impedance element has a resistance value corresponding order of magnitude. The direct current source 18 can have a current of about Supply 4 mA. The potentiometer reading will be 50 to 80Vo ', usually around evaluated to 60%. i> he winding instrument is dimensioned in such a way that it has a full Reading at a current of about 1 mA.

ber Zweig des Drehspulinstruments, d.h. der mit dem Widerstand 19 parallelgeschaltete Zweig, der die aus dem Drehspulinstrument 17 bestehende Meßeinrichtung einschließt, hat vorzugsweise einen Widerstandswert der gleichen Größenordnung wie der des Potentiometers, d.h. bei der beschriebenen Ausführungsform etwa 1 Liloohm. Der Gesamtwiderstandswert des Zweiges kann jedoch innerhalb eines großen Bereichs gewählt werden, der von sehr niedrigen Widerstandswerten bis zu einer oberen Grenze von etwa dem i- bis 10-fachen des Widerstandswerts des Potentiometers reicht. Via branch of the moving coil instrument, i.e. the one with resistance 19 parallel-connected branch, which consists of the moving coil instrument 17 measuring device preferably has a resistance of the same order of magnitude as that of the potentiometer, i.e. about 1 Liloohm in the embodiment described. However, the total resistance of the branch can be within a wide range can be chosen from very low resistance values up to an upper limit ranges from about i to 10 times the resistance value of the potentiometer.

Die erläuterte Ausführungsform kann auch in vieler Hinsicht innerhalb der Prinzipien der Erfindung abgewandelt werden. The illustrated embodiment can also be used in many ways within the principles of the invention can be modified.

Wenn das bewegbare Teil eine Drehbewegung durchführt, ist es besonders günstig, wenn das Potentiometer ein Drehpotentiometer ist. ilenii jedoch das bewegbare Teil eine lineare Bewegung ausführt, iJt es vorteilhafter, daß das Potentiometer durch einen stabförmigen Widerstand gebildet wird, äber dessen Länge der bewegliche Abgriff verschiebbar ist. Ferner kann der Widerstand durch zwei oder mehr feststehende Widerstände und einen dazwischen liegenden Widerstand gebildet werden, der variabel oder mit einem beweglichen Mittelabgriff für die l.ulleinstellung versehen ist. Es ist auch möglich, die beschriebene Ausführungsform durch einen mit dem Drehspulinstrument in Reihe geschalteten Multiplikationswiderstand zu vervollständigen, wodurch'der der Naximalskalenwert des Instruments eingestellt und außerdem das Instrument noch weiter gegen Uberstrom aufgrund falscher Verbindung geschützt werden kann. Anstelle einer Meßeinrichtung kann eine Servoschaltung oder ein anderes Steuergerät verwendet werden, das den dem Meßwert entsprechenden Strom zu Steuerungszwekken benutzt, ohne ein direktes optisches Ablesen zu erlauben.When the movable part rotates, it is special cheap, if the potentiometer is a rotary potentiometer. ilenii, however, is the movable part executes a linear movement, it is more advantageous for the potentiometer to pass through a rod-shaped resistor is formed, over the length of which the movable tap is movable. Furthermore, the resistance can be provided by two or more fixed resistors and an intermediate resistor can be formed which is variable or with a movable center tap is provided for the left-hand adjustment. It is also possible, the embodiment described by one with the moving coil instrument to complete the multiplication resistor connected in series, whereby'der the maximum scale value of the instrument is set and also the instrument can be further protected against overcurrent due to incorrect connection. Instead of A servo circuit or some other control device can be used in a measuring device that uses the current corresponding to the measured value for control purposes without allow direct optical reading.

Claims

P a + e n 1 a n 5 p r ü c h e

1. Device for the electrical display of the position of a movable Part that has a potentiometer with a movable arm that is connected to the movable arm Part is connected and movable according to the movement of the movable part is, furthermore, an impedance element provided with a center tap, the ends of which connected to the ends of the potentiometer to form an electrical bridge are, with a power source between the movable arm of the potentiometer and the tap of the impedance element is connected and a measuring device with the The impedance element is connected in parallel, characterized in that the current source (18) The one within the work area in the is essentially constant.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the the Measuring device (17) comprehensive branch has an impedance that is a maximum of the same The order of magnitude of the impedance of the potentiometer.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the measuring device (17) is a moving coil instrument.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the current source (18) is suitable for supplying a strola of a maximum of 4 mA and that the measuring device (17) has a full deflection at a current of about 1 mA results.

5. Device according to one of the preceding claims, wherein the Ioteijtiometcr seven arranged on the movable part is, by it characterized in that the other elements forming the bridge u form a unit (b) are summarized, which is arranged away from the potentiometer (10) with the it is connected by three connecting lines (14a, 14b, 14c).

b. Device according to claim 1, characterized in that the Potentiometer (10) and the impedance element (15) are resistance elements.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the potentiometer (10) is a high precision rotary potentiometer.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the impedance element (15) of a plurality of connected in series with one another Elements, one of which is provided with a variable center tap is.

9. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the impedance element (15) is made up of a plurality of series-connected Elements consists of which one is designed as a balancing resistor.