DE1017805B

DE1017805B - Device for contactless conversion of mechanical deflections into electrical quantities on an inductive basis

Info

Publication number: DE1017805B
Application number: DES45796A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Wolfgang Skorupa
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1955-09-29
Filing date: 1955-09-29
Publication date: 1957-10-17

Description

Einrichtung zur kontaktlosen Umwandlung mechanischer Ausschläge in elektrische Größen auf induktiver Grundlage Die Umwandlung mechanischer Ausschläge in elektrische Größen wird heute im allgemeinen entweder durch Potentiometer, Drehtransformatoren oder Tauchspulen erreicht. Im ersten Falle ist ein stets mit Nachteilen verbundener Schleifkontakt anzuwenden, im zweiten Falle müssen, wenn geradlinige Ausschläge vorliegen, diese durch ein mechanisdies Getriebe in Drehbewegungen umgeformt werden. Durch diese mechanischen Mittel ist ein bestimmtes Spiel bedingt. Drehtransformatoren haben jedoch vor allem den Nachteil, daß infolge der verhältnismäßig großen Masse ihres Ankers eine große Trägheit vorliegt, die besonders bei raschem Richtungswechsel der Bewegung der Anwendung eines solchen Drehtransformators eine baldigeGrenze setzt. Meßeinrichtungen nach dem Tauchspulenprinzip wurden bisher mit dauermagnetischem und mit weichmagnetischem Tauchkern mit oder ohne Rückschluß ausgebildet. Ein dauermagnetischer Tauchkern bringt in der Regel Nichtlinearitäten in der Meßkennliuie sowie erhöhte Wirbelstrom- und Hysteresisverluste mit sich, die das Meßergebnis verfälschen. Außerdem entstehen bei verschiedener Eintauchtiefe erhebliche unterschiedliche Kraftwi rkungen auf den Tauchkern.Device for the contactless conversion of mechanical deflections into electrical quantities on an inductive basis The conversion of mechanical deflections in electrical quantities is now generally either through potentiometers or rotary transformers or moving coils. In the first case, one is always associated with disadvantages Sliding contact must be used in the second case, if straight deflections present, these are converted into rotary movements by a mechanical transmission. A certain amount of play is caused by these mechanical means. Rotary transformers However, the main disadvantage is that due to the relatively large mass There is great inertia in their anchor, especially when changing direction quickly the movement of the application of such a rotary transformer will soon limit. Measuring devices based on the moving coil principle were previously with permanent magnetic and designed with a soft magnetic plunger core with or without a return path. A permanent magnet Immersion core usually brings non-linearities in the measurement characteristic as well as increased Eddy current and hysteresis losses that falsify the measurement result. aside from that Significant differences in the force effects arise at different immersion depths on the diving core.

Bei Tauchspulen mit weichmagnetischem Tauchkern ohne Rückschluß ist der wesentlichste Nachteil ebenfalls darin zu sehen, diaß nur in kleinen Bereichen ein linearer Zusammenhang zwischen der Eintauchtiefe des Kernes in die Spule und dem Spulenstrom, dessen Größe als Maß für den Ausschlag dient, besteht. Eine gewisse Verbesserung ist durch einen magnetischen Rückschluß zu erzielen, wobei in einer Öffnung des Rückschlusses der Tauchkern senkrecht beweglich angeordnet ist, so daß der wirksame Meßluftspalt zwischen dem unteren Ende des Tauchkernes und dem gegenüberliegenden Teil des Rückschlusses gebildet wird. Auch bei einer derartigen Anordnung ist es jedoch bisher nicht möglich erschienen, ohne weiteres eine lineare Kennlinie zu erhalten, sondern man hat zur Linearisierung kurzgeschlossene Hilfswicklungen angewendet. Derartige Hilfswicklungen werden nun aber bei genauen Meßeinrichtungen gerne vermieden. In the case of moving coils with a soft magnetic plunger core, there is no conclusion the main disadvantage is also to be seen in this only in small areas a linear relationship between the depth of immersion of the core in the coil and the coil current, the size of which serves as a measure of the deflection. A certain Improvement can be achieved by a magnetic yoke, whereby in one Opening of the return path of the plunger core is arranged to be vertically movable, so that the effective measuring air gap between the lower end of the plunger core and the opposite one Part of the conclusion is formed. Even with such an arrangement it is however, it has not previously appeared possible to readily add a linear characteristic but one has used short-circuited auxiliary windings for linearization. Such auxiliary windings are now gladly avoided with precise measuring devices.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur kontaktlosen Umwandlung mechanischer Ausschläge in elektrische Größen auf induktiver Grundlage mit einer der genannten Tauchkernspulen mit weichmagnetischem Rückschluß. Gemäß der Erfindung werden besondere Linearisierungsmaßnahmen dadurch entbehrlich gemacht, daß der Rückschluß im Schnitt C-förmig und an sich ohne Luftspalt ausgebildet ist und Hilfsluftspalte zwischen Tauchkern und Rückschluß am Ort der Öffnung derart bemessen sind, daß bereits bei geschlossenem Meßluftspalt der nicht- lineare Anfangsabschnitt der Kennlinie Meß Strom Ausschlag überschritten ist. The invention relates to a device for contactless Conversion of mechanical deflections into electrical quantities on an inductive basis with one of the mentioned plunger coils with soft magnetic yoke. According to the invention makes special linearization measures superfluous, that the yoke is C-shaped in section and without an air gap and auxiliary air gaps between the plunger core and the yoke at the location of the opening in this way are dimensioned so that even when the measuring air gap is closed, the non- linear starting section the characteristic curve measuring current deflection is exceeded.

Maßgeblich für den zu erzielenden Erfolg ist die Größe des Hilfsluftspaltes. Dieser darf weder zu klein noch zu groß sein. Nur bei genauer Bemessung kann einerseits ein linearer und andererseits ein möglichst großer ausnutzbarer Meßbereich erreicht werden. The size of the auxiliary air gap is decisive for the success to be achieved. This must neither be too small nor too big. On the one hand, only with precise dimensioning a linear and, on the other hand, the largest possible usable measuring range is achieved will.

Die Meßeinrichtung nach der Erfindung kann bei verhältnismäßig kleiner Trägheit große Ausschläge ohne Anwendung mechanischer Übersetzungsmittel erfassen, ergibt aber andererseits auch bei kleinen Ausschlagsänderungen bereits relativ große elektrische Meßwertänderungen. The measuring device according to the invention can be relatively smaller Inertia record large deflections without the use of mechanical transmission means, but on the other hand results in relatively large changes even with small changes in deflection electrical changes in measured values.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. To explain the invention in more detail, an exemplary embodiment is shown in the drawing shown schematically.

Fig. 1 zeigt einen Tauchkern 1, der, wie durch einen Pfeil 2 angedeutet ist, mechanische Ausschläge ausführt, die beispielsweise von einem nicht mit dargestellten Meßgestänge übertragen werden. Der Kern 1 ist beweglich in einer Spule 3 angeordnet die von einem rahmenförmigen weichmagnetischen Rückschluß 4 umgeben und damit fest verbunden ist. An zwei mit 5 und 6 bezeichneten Klemmen der Meßspule 3 fließt der Meßwechselstrom zu beziehungsweise ab. Zur Anzeige kann ein Strommesser in diesen Kreis geschaltet sein. Sein Strom i ist bei konstanter Meßspannung je nach der Eintauchtiefe des Kernes 1 in die Wicklung3 infolge des unterschiedlichen induktiven Widerstandes der Meßspule verschieden groß und stellt ein Maß für die Größe des mechanischen Ausschlages des Kernes 1 dar. An der Bildung des Meßwertes sind erfindungsgemäß zwei Luftspalte be teiligt. Der erste wird zwischen dem unteren Ende des Kernes 3 und dem gegenüberliegenden Teil des Rückschlusses 4 gebildet. 1 shows a plunger core 1 which, as indicated by an arrow 2 is, executes mechanical deflections, for example from a not shown Measuring rods are transferred. The core 1 is movably arranged in a coil 3 surrounded by a frame-shaped soft magnetic yoke 4 and thus solid connected is. The flows at two terminals of the measuring coil 3 marked 5 and 6 Measuring alternating current to or from. An ammeter can be used for display purposes Be switched in a circle. Its current i is at a constant measuring voltage depending on the immersion depth of the core 1 into the winding 3 due to the different inductive resistance the measuring coil of different sizes and represents a measure of the size of the mechanical Rash of the core 1. On the formation of the Are measured values according to the invention two air gaps be involved. The first is between the lower The end of the core 3 and the opposite part of the yoke 4 are formed.

Seine Länge ist mit Im bezeichnet. Dieser Luftspalt stellt den eigentlichen Meßluftspalt dar. Der zweite Luftspalt wird zwischen den Enden 7 und 8 des Rückschlusses und den seitlichen Flächen des Kernes 1 gebildet. Dieser Hilfsluftspalt ändert sich bei den Bewegungen des Kernes 1 praktisch nicht, da der Tauch kern. im vorliegenden Falle beispielsweise mit gleichbleibender Dicke ausgeführt und zentrisch gelagert ist; er ist also konstant, seine Größe ist jedoch von besonderer Bedeutung. Its length is denoted by Im. This air gap represents the real one The second air gap is between the ends 7 and 8 of the return path and the side surfaces of the core 1 are formed. This auxiliary air gap changes practically not during the movements of the core 1, since the diving core. in the present Trap, for example, designed with a constant thickness and stored centrally is; so it is constant, but its size is of particular importance.

Fig. 2 zeigt in der unteren Kurve den durch die Meßspule 3 fließenden Strom i in Abhängigkeit von der Summe L der Luftspalte der Einrichtung nach Fig. 1. Es zeigt sich, daß der Strom i nichtlinear von L abhängt. Die Kennlinie hat im wesentlichen drei Bereiche: An einen linearen Bereich I geringer Größe schließt sich ein erheblich nichtlinearer Bereich II an und daran ein großer linearer Bereich III. Dieser wird bei der Einrichtung nach der Erfindung ausgenutzt, indem man den zwischen den Teilen 7 und 8 einerseits und dem Tauchkern 1 andererseits gebildeten Hilfsluftspalt derart bemißt, daß der Bereich II der Kennlinie gerade überschritten wird. In Fig. 2 ist die Größe des Hilfsluftspaltes mit 1H bezeichnet. Dieser ist bei den Bewegungen des Kernes 1 konstant. Es ergeben sich dann für die Länge Im des Meßluftspaltes nur Werte, die im linearen Bereich III liegen. Es zeigt sich, daß bei einem derart bemessenen Hilfsluftspalt kaum Kräfte vorhanden sind, die den Kern 1 in die Meßspule 3 hineinziehen. Eine verbleibende geringe Restkraft kann durch eine Gegenkraft leicht beseitigt werden, beispielsweise durch eine Feder. In manchem Fall kann aber auch eine verhältnismäßig geringe Lagerreibung des Tauchkernes 1 bereits ausreichen, um ein ungewolltes Hineinziehen des Tauchkernes in die Meßspule zu verhindern. 2 shows the curve flowing through the measuring coil 3 in the lower curve Current i as a function of the sum L of the air gaps of the device according to Fig. 1. It can be seen that the current i depends on L in a non-linear manner. The characteristic has in three main areas: Closes to a linear area I of small size a considerably non-linear area II and a large linear area III. This is used in the device according to the invention by the formed between the parts 7 and 8 on the one hand and the plunger 1 on the other hand The auxiliary air gap is dimensioned in such a way that the area II of the characteristic curve is just exceeded will. In Fig. 2, the size of the auxiliary air gap is denoted by 1H. This is constant during the movements of the core 1. It then results for the length Im of the measuring air gap only values that are in the linear range III. It appears, that with such a dimensioned auxiliary air gap there are hardly any forces that the Pull core 1 into measuring coil 3. A remaining small residual force can can easily be eliminated by a counterforce, for example by a spring. In some cases, however, a relatively low bearing friction of the plunger core can also be achieved 1 are already sufficient to prevent the plunger core from being drawn into the measuring coil unintentionally to prevent.

Aus Fig. 2 ergibt sich, daß von einer Länge Im des Meßluftspaltes vom Punkte Null ab, also dort, wo der Bereich III beginnt, eine lineare linderung des elektrischen Meßwertes vorliegt. Eine gegebenenfalls noch störende kleine Nichtlinearität kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch beseitigt werden, daß der Tauchkern nicht mit gleichbleibender Dicke, sondern konisch ausgebildet wird. Ein besonderer Vorteil der Einrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß auch bei Im gleich Null nur verhältnismäßig kleine Verstellkräfte erforderlich sind, uni den Tauchkern 1 zu bewegen. Dies wird durch die erfindungsgemäße Bemessung des Hilfsluftspaltes erreicht. Im'Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen, bei denen der mechanische Rückschluß teil nach der Erfindung fehlt - hierzu ist in Fig. 2 noch die obere Kurve i f (s) dargestellt, die den Strom i in Ahhängigkeit von dem Eintauchweg s des Kernes in die Meßspule zeigt , ergibt sich, daß die Änderungen des Meßstromes i um ein Mehrfaches größer sind, bezogen auf die gleiche Wegänderung des Tauchkernes 1. From Fig. 2 it follows that of a length Im of the measuring air gap from point zero, i.e. where area III begins, a linear relief of the electrical measured value is available. A possibly still disturbing small non-linearity can be eliminated according to a further feature of the invention in that the The plunger core is not designed with a constant thickness, but rather conically. A A particular advantage of the device according to the invention is that also with At zero only relatively small adjustment forces are required, uni to move the plunger 1. This is achieved through the dimensioning of the auxiliary air gap according to the invention achieved. In contrast to the known devices in which the mechanical Inference part according to the invention is missing - this is still the upper curve in Fig. 2 i f (s) shows the current i as a function of the immersion path s of the core shows in the measuring coil, it follows that the changes in the measuring current i by a Are several times larger, based on the same change in path of the plunger core 1.

Die Kurven nach Fig. 2 wurden mit einer Einrichtung nach der Erfindung gemäß Fig. 1 mit etwa folgenden Abmessungen erhalten. Die äußere Höhe ei des Rückschlusses betrug 65 mm, die innere Höhe R 45 mm. Die Größe LH des Hilfsluftspaltes betrug etwa 0,4 mm. Der Rückschluß teil war aus genormten Kernblechen in M-Schnitt geschichtet, bei denen der Mittelschenkel entfernt worden war. Bei dieser Ausführung wurde mit der Schaltung nach Fig. 3 in einem Bereich des Meßluftspaltes von l==0 bis ihm=30 mm ein linear ansteigender Meßstrom erzielt. Mit größeren Ausführungen ergeben sich entsprechend andere Meß;bereiche. Im übrigen ist auch die Ausführungsform der Einrichtung nach Fig. 1 nur als Beispiel anzusehen. The curves of Fig. 2 were made with a device according to the invention obtained according to Fig. 1 with approximately the following dimensions. The external height of the inference was 65 mm, the internal height R 45 mm. The size LH of the auxiliary air gap was about 0.4mm. The return part was layered from standardized core sheets in M-section, where the middle limb had been removed. In this version was with the circuit according to FIG. 3 in a region of the measuring air gap from l == 0 to him = 30 mm a linearly increasing measuring current is achieved. With larger versions result correspondingly different measuring ranges. Incidentally, the embodiment of the device is also to be viewed according to Fig. 1 only as an example.

Fig. 3 zeigt eine einfache Schaltung, in der die Einrichtung nach der Erfindung angewendet werden kann. Fig. 3 shows a simple circuit in which the device according to of the invention can be applied.

Diese ist hier symbolisch durch die Meßspule 4' dargestellt. Die anderen Teile der Einrichtung nach der Fig. 1 sind der Übersicht kaliber fortgelassen. Die Meßspule 4 ist mit einem Verbraucher 9 in Reihe geschaltet, der beispielsweise durch ein Meßinstrument oder ein Registriergerät oder durch den Eingang eines Verstärkers für Steuer- oder Regelzwecke gebildet sein kann. Die nicht dargestellte Meßspannungsquelle wird an die Klemmen 10 und 11 angeschlossen. Soll eintGleichstromver,braucher gespeist werden, so kann, wie in Fig. 4 dargestellt ist, eine Graetzgleichrichteranordnung 14 verwendet werden. Zur Erzielung einer optimalen Widerstandsanpassung kann der Verbraucher 13 auch über einen Stromtransformator 15 mit der Meßspule 4' in Reihe geschaltet werden (s. Fig. 5). Diese Schaltung kann mit und ohne Graetzgleichrichteranordnung 14 angewendet werden. Durch Änderung der Meßwechselspannung, die an den Klemmen 10 und 11 zugeführt wird, kann die StromempfindAichkeit eingestellt werden.This is symbolically represented here by the measuring coil 4 '. The others Parts of the device according to FIG. 1 are omitted from the overview caliber. the Measuring coil 4 is connected in series with a consumer 9, for example by a measuring instrument or recorder or through the input of an amplifier can be formed for control or regulation purposes. The measurement voltage source, not shown is connected to terminals 10 and 11. Should be fed to a DC load can, as shown in Fig. 4, a Graetz rectifier arrangement 14 can be used. To achieve an optimal resistance adjustment, the Load 13 also via a current transformer 15 with the measuring coil 4 'in series be switched (see Fig. 5). This circuit can be used with or without a Graetz rectifier arrangement 14 can be applied. By changing the measuring alternating voltage applied to the terminals 10 and 11, the current sensitivity can be adjusted.

Wird bei einer bestimmten Stellung des Tauchkernes 1 ein Meßwert Null gewünscht, so wird hierzu nach einem weiteren Merkmal der Erfindung eine an sich bekannte Brückenschaltung verwendet, bei der ein Brückenwiderstand durch die Einrichtung nach der Erfindung gebildet wird. Hierzu zeigt Fig. 6 ein Beispiel. Die Meßspule 4' liegt in einem Zweig einer Brückenschaltung, deren andere Widerstandszweige durch eine feste Induktivität 16 und zwei ohmsche Widerstände 17 und 18 gebildet werden. Zum Abgleich der Brücke, bei dem entsprechend einer bestimmten Stellung des Tauchkernes 1 die Brücke keine Spannung liefern soll, können außerdem zwei Widerstände 19 und 20 vorgesehen sein. Die übrigen Teile mit ihren Bezugszeichen stimmen mit denen nach Fig. 5 überein. Durch die Anwendung der Graetzgleichrichterschaltung in Verbindung mitbder Brückenschaltung, in der die Meßspule 4' eingeschaltet ist, wird noch ein besonderer Vorteil erzielt. Es zeigt sich nämlich, daß trotz der linearen Abhängigkeit des Stromes in der Meßspule 4' von der Länge Im des Meßluftspaltes, siehe den Bereich III der Fig. 2, die Spannung an der Ausgangsdiagonale der Brücke sich nicht linear mit der Länge im des Meßluftspaltes ändert. Es ergibt sich, daß durch die nichtlineare Charakteristik der Graetz gleichrichterschaltung 14, da diese eine entgegen gesetzte Nichtlinearität aufweist, ein Ausgleich erzielt wird. Beim Ausführungsbeispiel der oben beschriebenen Abmessungen, jedoch ohne Stromtransformator 15, ergibt sich die in Fig. 7 dargestellte Abhängigkeit der Ausgangsspannung U (Fig. 6) von der Länge 1,,, des Meßluftspaltes. Sollen kleine mechanische Ausschläge festgestellt werden, so muß darauf geachtet werden, daß Gleichrichterventile mit verhältnismäßig geringem Schwellwert verwendet werden. Man wird in diesem Falle daher Germanium nehmen. Germaniutn-Richtleiter zeichnen sich dadurch aus, daß ihre Stromspannungskemllinie vom Ursprung her besonders steil etwa 4- bis 5mal steiler als bei Selengleichrichtern, ansteigt. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Brükkenschaltung nach Fig. 6 ist, daß Temperaturschwankunden eliminiert werden. Im Bereich von 15 bis 60° C waren die Meßwertänderungen kleiner als 1 0/o. Es ergab sich ein linearer Meßbereich zwischen etwa 2,5 bis 28 mm. Die Speisespannung der Brücke nach Fig. 6 betrug 25 V bei 50Hz. Durch die oben angeführte konische Ausbildung des Tauchkernes kann der lineare Bereich aber noch vergrößert werden. If the plunger 1 is in a certain position, a measured value If zero is desired, then, according to a further feature of the invention, an on is used for this purpose known bridge circuit is used in which a bridge resistance by the Device according to the invention is formed. 6 shows an example of this. The measuring coil 4 'is located in a branch of a bridge circuit, the other resistance branches formed by a fixed inductance 16 and two ohmic resistors 17 and 18 will. For balancing the bridge, which corresponds to a certain position of the plunger core 1, the bridge should not supply any voltage, two resistors can also be used 19 and 20 may be provided. The other parts with their reference numbers agree with those of FIG. 5 correspond. By using the Graetz rectifier circuit in connection with the bridge circuit in which the measuring coil 4 'is switched on, another particular advantage is achieved. It turns out that despite the linear Dependence of the current in the measuring coil 4 'on the length Im of the measuring air gap, see area III of FIG. 2, the voltage at the exit diagonal of the bridge does not change linearly with the length in the measuring air gap. It turns out that by the non-linear characteristic of the Graetz rectifier circuit 14, since this has an opposite non-linearity, a compensation is achieved. At the Embodiment of the dimensions described above, but without a current transformer 15, the dependence of the output voltage U shown in Fig. 7 results (Fig. 6) of length 1 ,,, of the measuring air gap. Small mechanical deflections should be detected be, care must be taken that rectifier valves with proportionate low threshold can be used. In this case, therefore, one becomes germanium to take. Germaniutn directional guides are characterized by the fact that their Stromspannungskemllinie particularly steep from the origin about 4 to 5 times steeper than with selenium rectifiers, increases. Another major advantage of the bridge circuit according to Fig. 6 is, that temperature fluctuations are eliminated. In the range from 15 to 60 ° C was the changes in the measured values are less than 1 0 / o. There was a linear measuring range between about 2.5 to 28 mm. The supply voltage of the bridge according to FIG. 6 was 25 V at 50 Hz. Due to the above-mentioned conical design of the plunger core, the linear area but still to be enlarged.

Fig. 8 zeigt schematisch ein konstruktives Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung. Der in Fig. 1 in Aufsicht dargestellte Rückschlußteil 4 ist hier in Seitenansicht zu sehen. Er besteht aus einem geschichteten Blechpaket, das durch Schrauben 20 und Abstandshülsen 21 auf einer durch eine Gewindespindel 22 verschiebbaren Platte 23 befestigt ist. Die Spindel geht durch eine Mutter 24, die durch einen nicht sichtbaren Schlitz in der Führungsplatte 34 hindurchragt und mit der verschiebbaren Platte 23 verbunden ist. Mit 25 ist ein Lager für die Gewindespindel 22 bezeichnet. Am Ende derselben sitzt ein Einstellknopf 26. Die Meßspule ist wieder mit 4' und der in seiner Lage verschiebliche Tauchkern wieder mit 1 bezeichnet. An ihn schließt sich eine Führungsstange 27 an, die in einem auf der Platte 23 befestigten Halter 28 und einer darin eingelassenen !Gleithülse 29 verschiebbar gelagert ist. Eine weitere Lagerung der Führungsstange wird durch einen Ring 30 gebildet, der in der vorderen Gehäusewand 31 der Einrichtung befestigt ist. Diese ist zusammen mit der hinteren Gehäusewand 32 auf einer Grundplatte 33 angebracht. Fig. 8 shows schematically a constructive embodiment of the Device according to the invention. The return path shown in Fig. 1 in plan view 4 can be seen here in side view. It consists of a layered sheet metal package, that by screws 20 and spacer sleeves 21 on one by a threaded spindle 22 sliding plate 23 is attached. The spindle goes through a nut 24, which protrudes through a not visible slot in the guide plate 34 and is connected to the sliding plate 23. At 25 there is a bearing for the threaded spindle 22 designated. At the end of the same sits an adjusting knob 26. The measuring coil is again denoted by 4 'and the plunger core, which is displaceable in its position, is again denoted by 1. It is followed by a guide rod 27 which is fastened on the plate 23 in a Holder 28 and a sliding sleeve 29 embedded therein is slidably mounted. Another storage of the guide rod is formed by a ring 30, the is fixed in the front housing wall 31 of the device. This is together attached to the rear housing wall 32 on a base plate 33.

Zur Abdeckung nach außen dient eine nicht dargestellte U-förmige Blechhaube, die über die hintere und vordere Gehäusewand geschoben und befestigt werden kann. Die Einstellung der Lage des Rückschlusses 4 durch die Gewindespindel 22 und den Knopf 26 dient dazu, bei einer vorgegebenen Sollstellung des Tauchkernes 1 entsprechend einem vorgegebenen Ausschlagssollmeßwert einen gewünschten elektrischen Meßwert einzustellen, beispielsweise bei einer Brückenmeßschaltung nach Fig. 6 die Ausgangsspannung Null.A U-shaped sheet metal hood, not shown, serves to cover the outside, which can be pushed and fastened over the rear and front housing wall. The setting of the position of the yoke 4 by the threaded spindle 22 and the The button 26 is used for a predetermined target position of the plunger core 1 accordingly a predetermined deflection setpoint measured value a desired electrical measured value set, for example in a bridge measuring circuit according to FIG. 6, the output voltage Zero.

Im übrigen ist weder die konstruktive Ausführung nach Fig.8 noch die Art der Schaltung, in der die Einrichtung nach der Erfindung verwendet wird, ausschlaggebend. Die Erfindung ist auch nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 beschränkt; dieses soll vielmehr nur als Anhalt dienen zur Erläuterung des grundsätzlichen Erfindungsgedankens. So kann der magnetische Rückschluß anstatt rahmenförmig auch allseitig geschlossen, z. B. topfförmig mit kreisförmiger Grundfläche ausgebildet sein. Eine solche Ausführung hat den Vorteil, daß durch äußere Magnetfelder keine Störspannungen in die Meßspule induziert werden können. Bei hohen'An forderungen wird man außerdem die Spulenzuführungen verdrillen. In addition, neither the structural design according to FIG. 8 nor the type of circuit in which the device according to the invention is used, decisive. The invention is also not limited to the illustrated embodiment limited to Fig. 1; rather, this should only serve as a guide for explanation of the basic idea of the invention. So the magnetic return instead of frame-shaped also closed on all sides, z. B. cup-shaped with a circular base be trained. Such a design has the advantage that by external magnetic fields no interference voltages can be induced in the measuring coil. With high demands you will also twist the coil leads.

Es ist auch nicht erforderlich, den durch die Spule fließenden Strom für die Anzeige der mechanischen Ausschläge zu verwenden. Die Umwandlung derselben kann vielmehr auch auf galvanomagnetischer Grundlage beruhen, indem im Meßluftspalt oder besser noch im Hilfsluftspalt ein magnetfeldabhängiger Widerstand, insbesondere ein solcher mit hoher Trägerbeweglichkeit von mehr als etwa 6000 cm2/Vsec untergebracht wird, der beispielsweise von einem Wechselstrom durchflossen ist, so daß durch Änderung des auf diesen Widerstand wirkenden Wechselfeldes der Meßspule4' eine Beeinflussung des Leitwertes des magnetfeldabhängigen Widerstandes erfolgt. Ist der Strom durch den Widerstand ein Gleichstrom, so entfällt im Falle eines Gleichstromverbrauchers die Gleichrichteranordnung. Es ist auch möglich, sowohl den Strom durch die Meßspule als auch den Strom durch den magnet- feldabhängigen halbleitenden Widerstandskörper zur Darstellung der mechanischen Ausschläge zu verwenden. Es ist außerdem möglich, im Luftspalt der Einrichtung nach der Erfindung einen Hallgenerator anzuwenden. In diesem Falle kann die Hallspannung als umgewandelte elektrische Größe verwendet werden. It is also not necessary to have the current flowing through the coil to be used for displaying the mechanical deflections. The transformation of the same Rather, it can also be based on a galvanomagnetic basis, in that in the measuring air gap or better still in the auxiliary air gap a magnetic field-dependent resistance, in particular one with a high mobility of more than about 6000 cm2 / Vsec is, which is traversed, for example, by an alternating current, so that by change the alternating field of the measuring coil 4 'acting on this resistance has an influence of the conductance of the magnetic field-dependent resistance takes place. Is the current through If the resistor is a direct current, there is no need for a direct current consumer the rectifier arrangement. It is also possible to have both the current through the measuring coil as well as the current through the magnet field-dependent semiconducting resistance body to be used to represent the mechanical deflections. It is also possible to use a Hall generator in the air gap of the device according to the invention. In this case, the Hall voltage can be used as a converted electrical quantity will.

Zugleich ergibt sich bei einem Hallgenerator der Vorteil, daß man mit einer an sich beliebigen weiteren Größe, die durch den Arbeitsstrom des Hallgenerators dargestellt werden kann, Produkte gebildet werden können, deren einer Faktor der mechanische Ausschlag und deren anderer Faktor die weitere Größe ist.At the same time there is the advantage of a Hall generator that one with any further size that is generated by the working current of the Hall generator can be represented, products can be formed, one factor of which is the mechanical deflection and the other factor of which is the further size.

Die Anwendung der Einrichtung nach der Erfindung ist für beliebige Zwecke möglich; da sie jedoch den Vorteil hat, zur Messung verhältnismäßig großer Ausschläge und zudem noch mit linearer Abhängigkeit geeignet zu sein, liegt das Hauptanwendungsgebiet überall dort, wo diese Eigenschaften gefordert werden. Ausschlaggebend für die Anwendung der Einrichtung nach der Erfindung werden in vielen Fällen auch die Vorteile der geringen Trägheit und der verhältnismäßig großen Meßwertänderung bei kleinen Ausschlagsänderungen sein. Hier ist vor allem an die Regelungstechmk gedacht. The application of the device according to the invention is for any Purposes possible; however, since it has the advantage of being relatively large for measurement It is suitable for deflections and also with a linear dependency Main area of application wherever these properties are required. Decisive for the application of the device according to the invention are also in many cases the advantages of low inertia and the relatively large change in measured value with small changes in deflection. Here is mainly the control technology thought.

Die Einrichtung nach der Erfindung kann allgemein zur Messung verwendet werden. Sie ist von besonderer Bedeutung bei der Dickenmessung sowie bei der Registrierung, Steuerung oder Regelung irgendeines bewegten bandförmigen Gutes, z. B. eines auszuspinnenden Wollbandes. Auch zur Tiefen- und Durchgangsmessung ist die Einrichtung nach der Erfindung gut geeignet. Die Frequenz der die Meßspule 4' speisenden Wechselspannung kann an sich beliebig sein. The device according to the invention can generally be used for measurement will. It is of particular importance for thickness measurement and registration, Control or regulation of any moving belt-shaped good, e.g. B. one to be spun out Wool ribbon. The device according to the Invention well suited. The frequency of the alternating voltage feeding the measuring coil 4 ' can be arbitrary in itself.

In vielen Fällen wird zur Lieferung der Speisespannung das 50-Hz- Wechselstromnetz ausreichen. Falls erforderlich, können auch höhere Frequenzen verwendet werden, in diesem Falle wird man für die weichmagnetischen Teile der Einrichtung nach der Erfindung, also den Tauchkern 1 und den rahmenförmigen Rückschluß 4, einen Werkstoff verwenden, der geringe magnetische Verluste aufweist. Außer, daß man diese Teile aus geschichteten Blechen aufbaut, können Masse- oder Ferritwerkstoffe verwendet werden.In many cases, the 50 Hz power supply is used to supply the supply voltage. AC mains are sufficient. If necessary, higher frequencies can also be used in this case one will be responsible for the soft magnetic parts of the device according to the invention, so the plunger 1 and the frame-shaped yoke 4, a Use material that has low magnetic losses. Except that you get this If parts are built from layered sheet metal, bulk or ferrite materials can be used will.

PATENTANSPROCHE: 1. Einrichtung zur kontaktlosen Umwandlung mechanischer Ausschläge in elektrische Größen auf induktiver Grundlage mit einer Tauchkernspule mit weichmagnetischeLm Rückschluß, wobei in einer Öffnung des Rückschlusses der Tauchkern senkrecht zur Ebene der Öffnung beweglich angeordnet ist, so daß der wirksame Meßluftspalt zwischen dem unteren Ende des Tauchikerns und dem gegenüberliegenden Teil des Rückschlusses gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückschluß im Schnitt C-förmig und an sich ohne Luftspalt ausgebildet ist und Hilfsluftspalte zwischen Tauchkern und Rückschluß am Ort der Öffnung derart bemessen sind, daß bereits bei geschlossenem Meßluftspalt der nichtlineare Anfangsabschnitt der Kennlinie Meßstrom-Ausschlag überschritten ist. PATENT CLAIM: 1. Device for contactless conversion of mechanical Excursions in electrical quantities on an inductive basis with a plunger core coil with a soft magnetic Lm return path, with the Plunger core is movably arranged perpendicular to the plane of the opening, so that the effective Measuring air gap between the lower end of the diving core and the opposite one Part of the inference is formed, characterized in that the inference is C-shaped in section and per se without an air gap and auxiliary air gaps between the plunger core and the return path at the location of the opening are dimensioned in such a way that already when the measuring air gap is closed, the non-linear starting section of the measuring current deflection curve is exceeded.

Claims

2. Device according to claim 1, characterized in that the conclusion forms a housing that is closed on all sides.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the soft magnetic parts consist of layered metal sheets or ferrites.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that in series a current transformer with the measuring coil and the measuring voltage source is switched.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that a counterforce acting on the plunger core, e.g. B. the bearing friction, of such Dimensioning is provided that the plunger core does not fall into the entire measuring range Measuring coil is drawn in.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the plunger core is conical in the sense of a further linearization of the measurement curve is.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that it is based on galvanomagnetic basis and a magnetic field-dependent resistance, preferably made of a semiconductor compound with a carrier mobility greater than 6000 cm2 / Vsec, in itself arranged in a known manner in the measuring or auxiliary air gap is.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the measuring coil is in a known manner in a measuring bridge circuit, one diagonal of which is connected to the measurement voltage source and the other Diagonal feeds a rectifier bridge in Graetz circuit, and that as a rectifier the Graetzbrücke valves with a negligibly small threshold value, for example Germanium guide, serve.

Documents considered: German Patent No. 842 914; Austrian Patent Specification No. 44,621; Swiss patent specification No. 139964, 272720, 275 601.