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Die Erfindung betrifit einen induktiven Meßumformer zur Messung mechanischer
Verschiebungen mit zwei Umformergliedern I und II, deren induktiver Meßumformer
zur Messung mechanischer Verschiebungen mit zwei Umformergliedern I und II, deren
jedes mit zumindest einer in einer Ebene angeordneten Wicklung versehen ist, wobei
die Glieder I und II mit ihren Wicklungen parallel zu und dicht beieinander zum
Zweck einer geradlinigen Relativbewegung der Glieder in einer Richtung parallel
zu den Ebenen dieser Wicklungen angeordnet sind, wobei die Wicklung des Gliedes
I zwei Gruppen A und B von Leitern umfaßt und die Leiter innerhalb jeder Gruppe
parallel zueinander verlaufen und für gegensinnige Richtungen des Stromflusses in
benachbarten Leitern in Reihe liegen und die Leiter in den Gruppen A sowie B in
gleichen, jedoch entgegengesetzten Winkeln zu der Richtung der Relativbewegung geneigt
sind, wobei die Gruppen A und B in Reihe liegen, wobei das andere Glied II zumindest
zwei Gruppen C und D von Leitern umfaßt, wobei die Leiter jeder Gruppe C und D parallel
zueinander verlaufen und in Reihe für entgegengesetzten Stromrichtungsfluß in benachbarten
Leitern verbunden sind und die Gruppen C und D in Reihe liegen.
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Bei einem bekannten Meßumformer dieser Art verlaufen die Leiter der
Gruppen C und D ebenfalls geneigt, d. h., die Leiter der Gruppe C sind parallel
zu den Leitern der Gruppe A, und diejenigen der Gruppe D sind parallel zu denen
der Gruppe B angeordnet. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß geringe Relativbewegungen
der Glieder I und II quer zur normalen Relativbewegung das Meßergebnis wenig beeinflussen,
da die durch die Querbewegung bewirkte Erhöhung der Induktionsspannung, z. B. in
den Leitern der Gruppe C, teilweise kompensiert wird durch eine etwa gleich große
Verminderung der Spannung in den Leitern der Gruppe D, wobei die Gruppen C und D
so geschaltet sind, daß sich ihre Spannungen addieren.
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Diese Kompensation wirkt nur unvollkommen, da die schräg verlaufenden
Leiter jeweils durch längs verlaufende Leiterstücke in Serie geschaltet sind.
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Diese längs verlaufenden Leiterstücke des Gliedes I, welche in der
Ebene der schräg verlaufenden Leiterstücke angeordnet sind, erzeugen ebenso wie
die schräg verlaufenden Leiter Magnetfeld er, die eine Fehlerspannung in den Leitern
des Gliedes II induzieren. Diese Fehlerspannung vermindert die Meßgenauigkeit in
der normalen Bewegungsrichtung und bewirkt, daß eine Kompensation der Veränderung
der Induktionsspannungen in den Leitergruppen C und D infolge einer unerwünschten
Querbewegung nur unvollkommen möglich ist.
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Die Verbindungsleiter der schräg verlaufenden Leiter des Gliedes
II sind ebenfalls in der Ebene dieser schräg verlaufenden Leiter angeordnet, so
daß in den Verbindungsleitern stets ebenfalls eine Fehlerspannung induziert wird.
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Aufgabe der Erfindung ist die Vermeidung dieser Nachteile, was bei
einem Meßumformer der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht wird,
daß die die benachbarten Leitergruppen zu einer Mäanderwicklung verbindenden Leitungsstücke
an den Seitenflächen des Trägers rechtwinklig zur Wicklungsebene der Wicklungen
angeordnet sind.
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Eine solche Anordnung der Verbindungsleiter außerhalb der Wicklungsebene
bewirkt, daß die von
diesen Verbindungsleitern ausgehenden Magnetfelder infolge ihres
räumlichen Abstandes zu den Leitern des Gliedes II in diesen keine oder nur eine
vernachlässigbar geringe Fehlerspannung induzieren.
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Bei Drehtransformatoren ist es bekannt, die Wicklungen in Schlitze
von ferromagnetischen Kernen zu legen und die Verbindungsleiter dieser Wicklungen
über die Axialenden der Kerne zu führen, wo sie umgebogen werden. Diese Anordnung
ist jedoch fertigungstechnisch bedingt und hat daneben den Zweck, daß die Zentrifugalkräfte
die Wicklungen nicht vom Kern lösen. Eine Anregung für die erfindungsgemäße Anordnung
geben diese Drehtransformatoren schon infolge der gattungsgemäßen Unterschiede nicht.
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Die erfindungsmäßige Anordnung ermöglicht es, relativ lange Glieder
in mehrere Abschnitte aufzuteilen, deren Herstellung, Montage und Justierung natürlich
beträchtlich einfacher ist als bei einem langen, einstückigen Glied.
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Da Fehlerspannungen durch die Magnetfelder der Verbindungsleiter
nicht mehr induziert werden, ist es möglich, die Empfindlichkeit zu erhöhen. Insbesondere
sind Leiteranordnungen zwischen den Leitern der Gruppen A und B einerseits und den
Leitern der Gruppen C und D andererseits möglich, durch die eine wirkungsvolle Kompensation
der Spannungsänderungen infolge von Querbewegungen erzielt wird.
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Bei Drehtransformatoren ist es bekannt, die Nuten des Stators gegenüber
denjenigen des Rotors schräg anzuordnen. Dies hat jedoch allein den Zweck, Schwingungserscheinungen
im Rhythmus der Wechselstromfrequenz zu unterdrücken. Hierdurch ist die beanspruchte
Leiteranordnung nicht nahegelegt.
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Die Wirkungsweise des Meßumformers und weitere Vorteile werden an
Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Draufsicht auf den Meßumformer
mit einem Teil des feststehenden Umformergliedes I und dem beweglichen Umformerglied
II, F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2, F i g. 3 einen Teilschnitt entlang
der Linie 3-3, F i g. 4 die Anordnung der Leiter auf einem Träger, der einen Abschnitt
des Umformergliedes I darstellt, wobei alle Flächen des Trägers in die Zeichnungsebene
geklappt sind, F i g. 5 einen weiteren Abschnitt in der Mitte des Umformergliedes
I, Fig. 6 die Anordnung der Leiter auf dem Schieber, der das Umformerglied II darstellt,
F i g. 7 den Verlauf der Leiter des Umformergliedes I bei drei nebeneinanderliegenden
Abschnitten, F i g. 8 den schematischen Verlauf der Leiter des Gliedes I, welches
aus zwei gleich aufgebauten Hälften besteht, F i g. 9 die Anordnung der Leiter und
den Stromverlauf bei den Gliedern I und II.
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Der in F i g. 1 dargestellte induktive Meßumformer ist mit 1 bezeichnet
und weist zwei Umformerglieder 2 und 3 auf, die relativ zueinander in horizontaler
Richtung beweglich sind, wie dies durch den Pfeil 4 angedeutet ist.
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Das Umformerglied 2 wird als Skala und das Umformerglied 3 als Schieber
bezeichnet. Die Skala 2 kann beispielsweise ungefähr 25,4 cm lang sein, während
der Schieber 3 in der Richtung der Relativbewegung ungefähr 9,14 mm lang ist.
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Die Skala 2 hat drei fortlaufende Wicklungen verschiedener Feinheitsgrade,
nämlich eine Wicklung 5
mit einem Grobwert einer Raumperiode, eine
Wicklung 6 mit einem mittleren Wert einer Raumperiode und eine Wicklung 7 mit einem
Feinwert einer Raumperiode. Die Wicklungen5, 6 und 7 sind in einer Ebene an der
vorderen Stirnseite 71 eines Trägers 8 angeordnet. Die Anschlüsse 9 und 10 der Wicklungen
S und 7 befinden sich auf der Rückseite des Trägers 8 an seinem linken Ende. Die
Anschlüsse 11 für die Wicklung 6 sind am rechten Ende der Rückseite des Trägers
angeordnet.
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Der Schieber 3 besteht aus einem Träger 12, auf dessen innerer Stirnseite
13 in einer Ebene die aktiven Leiterteile der Grob-, Mittel- und Feinwicklungen
14, 15 und 16 angeordnet sind, die jeweils Wicklungen gemäß der Polperiode der entsprechenden
Skalenwicklungen 5, 6 und 7 aufweisen. Die Anschlüsse für die Wicklungen 14, 15
und 16 befinden sich auf der in Bezug zur inneren Stirnfläche 13 rückwärtigen Seite
des Trägers. Diese Rückseite ist mit 17 bezeichnet. Die Anschlüsse für die Wicklungen
15 sind mit 20 und 21 bezeichnet. Die Anschlüsse für die Wicklungl6 tragen die Bezeichnung22
und 23.
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Wie in F i g. 3 dargestellt ist, hat die Rückseite des Trägers 8
an einem Ende eine Ausnehmung 62, auf der die Anschlüsse 9 und 10 angebracht sind.
Die Anschlüsse 11 sind auf einer ähnlichen, abgesetzten Fläche 63 am anderen Ende
der Rückseite des Trägers angeordnet.
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Der Schieber 3 bewegt sich mit den aktiven Leiterteilen seiner Wicklungen
14, 15 und 16 parallel und in kleinem Abstand relativ zu den aktiven Leitern der
Wicklungen 5 6 und 7.
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In F i g. 2 ist eine Maschine dargestellt, die relativ zueinander
bewegliche Teile 24 und 25 aufweist. Beispielsweise kann das Maschinenteil 24 feststehen,
und die Skala ist an ihm durch eine Reihe von Schrauben 26 befestigt, von denen
drei in Fig. 1 dargestellt sind. Die Schraubenköpfe sind teilweise in einer Senkung
27 versenkt. Die Schrauben haben ferner einen Gewindeschaft 28, der durch eine Bohrung
29 im Träger 8 hindurchgeht und in einem Gewindeloch 30 des Maschinenteiles 24 verschraubt
ist.
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Die Skala 2 kann beispielsweise ungefähr 25,4 4 cm lang sein. Beträgt
der Weg ungefähr 10,16 m, so werden 40 derartige Skalen vorgesehen. Die Zahl der
Skalen 2 muß auf jeden Fall ausreichend sein, um die erforderliche Weglänge zu bedecken.
Die in F i g. 1 gezeigte Skala 2 kann irgendeine Skala einer Gruppe darstellen.
In Verbindung mit dem Diagramm nach F i g. 8 wird angenommen, daß die Skala 2 in
F i g. 1 die 20. Skala einer Gruppe von mehr als 20 Skalen ist, wobei die 19. Skala
31 und die 21. Skala mit 32 bezeichnet ist. Am rechten Ende der Skala 31, an ihrer
Rückseite, sind Anschlüsse 33 vorgesehen, die den Anschlüssen 11 am rechten, rückwärtigen
Ende des Trägers 8 entsprechen, während die Anschlüsse 34 und 35 am rückwärtigen,
linken Ende der Skala 32 den Anschlüssen 9 und 10 entsprechen. Die Anordnung der
Anschlüsse ist für alle Skalen einer Gruppe im wesentlichen die gleiche. Dabei können
jedoch die Wicklungen in gewisser Hinsicht unterschiedlich sein, wie dies im Zusammenhang
mit den F i g. 4 und 5 im einzelnen erklärt wird. Der Schieber 3 wirkt mit allen
Skalen der Skalengruppe entlang dem gewünschten Weg zusammen.
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Um alle Skalen senkrecht zum Fluchten zu bringen, ist am Maschinenteil
24 mit Hilfe von im Abstand angeordneten Schrauben 36 eine Kantenfüh-
rungsleiste
37 befestigt, die sich über die ganze Länge der Gruppe von Skalengliedern erstreckt.
Die Leiste 37 hat eine gerade untere Fläche 38 und ist am Maschinenteil 24 so befestigt,
daß die Fläche 38 horizontal und parallel zur Bahn des Schiebers 3 verläuft.
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Die Skalen weisen eine obere, gerade Fläche auf. Die Schrauben 26
befestigen die Skalenträger an dem Maschinenteil 24, wobei die gerade Fläche 39
des Trägers gegen die gerade Fläche 38 der Kantenführungsleiste 37 anliegt.
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Der in F i g. 1 bis 3 dargestellte Schieber 3 ist mit zwei Schrauben
40 und 41 am Maschinenteil 25 befestigt. Die Schrauben 40 und 41 entsprechen der
Schraube 26. Die Schraubenköpfe 42 sind teilweise in einer Senkung 43 im Träger
12 versenkt. Die Schrauben haben einen Gewindeschaft 44, der in einem Gewindeloch
45 am Maschinenteil 25 verschraubt ist.
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Nach Fig. 2 verlaufen die Skalen 2, 31 und 32 senkrecht vom Maschinenteil
24 nach unten, an dem sie durch die Schrauben 26 befestigt sind, während der Schieber
3 vom anderen Maschinenteil 25 aus, an dem er durch die Schrauben 40 und 41 befestigt
ist, sich nach oben erstreckt. Der Oberteil 46 des Schiebers 3 und der Unterteil
47 der Skalen liegen im Abstand nebeneinander, wobei die einzelnen Teile 46 und
47 die entsprechenden Grob-, Mittel- und Feinwicklungen tragen.
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In F i g. 4 besteht die Mittelwicklung 6' aus einer Gruppe 76 von
parallelen Leitern, wobei in benachbarten Leitern der Strom in entgegengesetzter
Richtung fließt.
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Die Leiter der Gruppe 76 sind dabei in einer Richtung unter einem
spitzen Winkel zur Richtung der Bewegung, die parallel zur Linie 77 ist, geneigt,
während die Leiter der anderen Gruppe 78 in der entgegengesetzten Richtung geneigt
sind. Der Verbindungsleiter79 verbindet die Leiter der Gruppen 76 und 78 additiv.
Der Zweck der vorbeschriebenen Konstruktion besteht darin, eine Kompensation für
nicht geradlinige Bewegungen des Schiebers vorzusehen. Die Mittelwicklung 6' der
F i g. 4 hat auf der ungefähr 25,4 cm betragenden Länge seiner aktiven Leiter in
einer zur Linie 77 parallelen Richtung eine Wellenlänge von einer Raumperiode der
Kopplungswelle. Dies bedeutet, daß wie im Fall der Wicklung 7 und auch der Wicklung
5 ein Pol pro Liter vorhanden ist. Die Versetzung der einzelnen Enden, z. B. des
rechten Endes 80 des Leiters 81 vom entsprechenden linken Ende 82, ist gleich der
Summe der doppelten Breite eines Leiters 81 plus der doppelten Breite des Luftspalts
83 zwischen zwei benachbarten Leitern.
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Die Wicklung 6' ist symmetrisch zur Linie 77, die die horizontale
Achse darstellt, wobei die einzelnen Gruppen 76 und 78 je vier und einen halben
Leiter aufweisen. Die Spaltbreite 84 an der Spitze der Leiter halber Länge ist gleich
der Spaltbreite 85 an der Spitze der benachbarten Leiter 81 und 88 am linken Ende
der Wicklung, wobei diese Breite beispielsweise ungefähr 0,42 mm und die Breite
der einzelnen Leiter (81, 86, 87, 88) ungefähr 0,84 mm betragen kann.
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Die Versetzung gemäß einer Raumperiode über die Länge der Wicklung
6' bedeutet, daß bei Anbringung einer weiteren Skala (z. B. der Skala2) am rechten
Ende der Skala 2' der F i g. 4 das rechte Ende 90 des Leiters 86 in Wirklichkeit
mit dem linken Ende 91 des dem Leiter 92 entsprechenden Leiters der benachbarten
Wicklung 6 fluchtet, wobei der
Strom in beiden Leitern in der gleichen
Richtung fließt, wie dies durch die Pfeile in F i g. 7 angedeutet ist. Entsprechend
besteht zwischen dem letzten Leiter 89 der Feinwicklung 7' und dem ersten Leiter
(dieser Leiter entspricht dem Leiter 72) der an der rechten Seite sich anschließenden,
nicht dargestellten Skala dieselbe Spaltweite wie zwischen den benachbarten Leitern
72 und 73.
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Das Verhältnis der Länge der Kopplungswelle der Feinwicklung 7 zur
Länge der Kopplungswelle der Mittelwicklung 6 ist 100 : 1.
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Die Leiterbreite und die Abstandsanordnung der Grobwicklung 5' ist
die gleiche wie für die Mittel-Wicklung 6'. Die angenommene, ungefähr 25,4 cm betragende
Länge der Skala und der aktiven Leiter der Grobwicklung 5' entspricht 1/40 der Raumperiode
der Grobwicklung, so daß 40 hintereinander angeordnete Skalen (Gesamtlänge ungefähr
10,16 m) erforderlich sind, um das rechte Ende der einzelnen Leiter an der 40. Skala
gegenüber dem linken Ende der Leiter anfangs der ersten Skala um einen Betrag abzusetzen,
der gleich ist wie bei der 25,4-cm-Länge der Mittelskala 6'. Zu diesem Zweck hat
- wie im Falle der Mittelskala 6' - die Grobwicklung 5' eine Gruppe 93 von zueinander
parallelen Leitern, die unter einem spitzen Winkel zu der zur Bewegungsrichtung
des Schiebers 3 parallelen Achse 94 der Wicklung angeordnet sind. Das rechte Ende
der Gruppe ist dabei von der Achse 94 weiter als das linke Ende der Gruppe abgesetzt.
Wie im Falle der Wicklung 6' hat auch die Grobwicklung 5' eine weitere Gruppe 95
von gleichen, zueinander parallelen Leitern, die entgegengesetzt zu den Leitern
der Gruppe 93 geneigt sind, wobei die Verbindungsleitung 96 die Gruppen 93 und 95
additiv zum Kompensieren einer seitlichen Versetzung des Schiebers 3 verbindet.
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In Fig. 4 und auch in Fig. 5 liegen alle Leiter der- Wicklungen 5,
-6 und 7 und auch der Wicklungen 5', 6' und 7' in einer Ebene. Die Verbindungsleitungen,
an einer Seitenfläche durch die Linien67 und 69 angedeutet, erstrecken sich rechtwinklig
zu ihren zugehörigen aktiven Leitern. Damit sind diese Verbindungen mit ihren Leitern
nicht induktiv gekoppelt. Die Leitungen in der rückwärtigen Fläche 62, wie sie links
der Linie 67 in Fig. 4 angedeutet sind, sind im Abstand von der Ebene der aktiven
Leiter der Wicklungen 5' und 6' und 7' angeordnet.
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Das gleiche trifft auch auf die Verbindungsleitungen an der rückwärtigen
Fläche 63 zu, wie dies rechts der Linie 68 angedeutet ist. Die Verbindungsleitungen
zwischen den Linien 67 und 69 der F i g. 4 stellen die auf der Seitenfläche61 liegenden
Verbindungsleitungen der Skala 2 dar und umfassen die folgenden Teile: Verbindungsleitung
97 zu einem Ende der Feinwicklung 7; Leiterteil 297, der mit der Verbindungsleitung
98 verbunden ist, die sich entlang einer Seite der Wicklung 7' erstreckt; vier Verbindungsleitungen
99, die die Enden benachbarter Leiter der Wicklung 6' in Reihe schalten; Verbindungsleitung
96 und zwei Verbindungsleitungen 100, die die Leiter der Wicklung 5' in Reihe schalten;
Verbindungsleiter 101, der zum Anschluß an einem der Anschlüsse 9' dient, und Verbindungsleiter
102, der die Verbindung zum anderen Anschluß 9' herstellt.
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Die rückwärtige Fläche der Skala weist die Anschlußleitungen auf.
Die Leiterstücke 103, 104 führen zu den Anschlüssen 10' und die Leiterstücke 105,106
zu den Anschlüssen 9'.
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Die Verbindungsleitungen zwischen den Linien 70 und 68 der Fig. 4
stellen die Verbindungsleitungen an- der Seitenfläche 65 (F i g. 3) der Skala 2
dar und schließen folgende Leitungen ein: Verbindungsleitung 107 zum Anschluß des
rechten Endes der Wicklung 7' an die Leitung 98; Leiterteil 108, der zur einen Klemme
des Anschlusses 11' führt, vier Verbindungsleitungen 109, die benachbarte Leiter
der Wicklung 6' in Reihe schaltet; Verbindungsteil 110, der zur anderen Klemme des
Anschlusses 11' führt, und vierVerbindungsleitungen 111, die benachbarte Leiter
der Wicklung 5' in Reihe schaltet. F i g. 5 zeigt ein Wicklungsdiagramm der 20.
Skala einer Gruppe. Die Verbindungsleitungen erstrecken sich umgefaltet um die Seitenfläche
des Trägers 8 (F i g. 1) herum und enden in den Anschlüssen 9, 10 und 11, die den
Anschlüssen 9', 10' und 11' der F i g. 4 entsprechen, die ihrerseits im Zusammenhang
mit der F i g. 4 im einzelnen erklärt wurden. Die Mittelwicklung 6 und die Feinwicklung
7 sind genau gleich wie die Mittelwicklung 6' und die Feinwicklung 7' der ersten
Skala der Gruppe.
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Wie bereits oben erklärt wurde, ist die Grobskalenwicklung in dem
dargestellten Beispiel über die Länge von 40 Skalen um eine Raumperiode versetzt,
d. h. um einen Abstand, der gleich der Summe zweier Leiterbreiten plus dem doppelten
Leiterabstand ist.
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Wenn die Grobwicklung 5 die 20. Wicklung ist, so ist die vertikale
Versetzung ihrer Leiter in Bezug zur Richtung der Linie 294, die die Verlängerung
der Achse 94 (F i g. 4) darstellt und parallel zur Richtung der Bewegung des Schiebers
3 verläuft, die Hälfte des obigen Betrages oder der Breite eines Leiters, beispielsweise
ungefähr 0,84 mm plus dem Leiterabstand von beispielsweise ungefähr 0,42 mm.
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Für die dazwischen liegenden Skalen der Gruppe von 20 Skalen nimmt
die seitliche Versetzung der rechten Enden der Leiter der Wicklung 5 gegenüber der
Wicklungsachse 294 proportional zu. Die Leiter am rechten Ende der zweiten und nachfolgenden
Skalen bilden Fortsetzungen der entsprechenden Leiter am linken Ende der vorhergehenden
Skala, wobei der Strom stets in der gleichen Richtung fließt.
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Benachbarte Skalen werden so zusammengepaßt, daß stets der gleiche
Abstand zwischen dem letzten Leiter 89 der Feinwicklung 7' in Fig. 4 und dem benachbarten,
nicht gezeigten Leiter der auf der rechten Seite anschließenden Skala besteht. Hierbei
entsteht jedoch ein unvermeidbarer Abstand zwischen den rechten Enden der Leiter
der Grob- und Mittelwicklungen 5' und 6' und den linken Enden der entsprechenden
sich anschließenden Leiter der nächsten Skala. Der so auftretende Fehler ist jedoch
vernachlässigbar, da der Spalt im Verhältnis zur Länge des Schiebers sehr klein
ist.
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F i g. 6 zeigt eine Abwicklung der Wicklungen 14, 15 und 16 des Schiebers
3, der in horizontaler Richtung im selben Maßstab wie Fig. 1 und 3 und in senkrechter
Richtung viermal vergrößert dargestellt ist. Die bei 16 angedeutete Feinwicklung
weist 16 Untergruppen von W-förmigen Leitern auf. Die Anschlußleitungen für diese
Untergruppen sind dabei durch die 16 mit 117 in F i g. 1 bezeichneten Löchern durchgeführt.
Die 16 Untergruppen sind zu zwei Teilgruppen aus je acht Untergruppen zusammengeschaltet,
wobei die eine Teilgruppe an den Anschluß 22 und die andere Teilgruppe an den Anschluß
23 angeschlossen ist.
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Die Wicklungen 14, 15 und 16 sind alle in einer
Ebene
angeordnet, die während der Bewegung des Schiebers parallel zur Ebene der Wicklungen
5, 6 und 7 verbleibt.
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Die zwischen den Linien 126 und 127 angeordneten Verbindungsleiter
120 und 121, die Anschlußleiter122 der Wicklungl4 und außerdem die entsprechenden
Verbindungsleiter 123 und 124 sowie die Anschlußleiterteile 125 der Wicklung 15
sind an der SeitenAäche 128 des Schiebers 3 angeordnet. Die Anschlußleiter, die
zu den Anschlüssen 20, 18 links der Linie 126 verlaufen, sind an der Vorderseite
17 des Schiebers angeordnet.
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Der Schieber 3 weist einen Träger 12 ähnlich dem Träger 8 der Skala
2 auf.
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Die zwischen den Linien 136 und 137 angeordneten Leitungsstücke 130,
die Verbindungsleiter 131 und 132 für die Wicklung 14, und außerdem die Leitungsstücke
133, die Verbindungsleiter 134 und 135 befinden sich an der Seitenfläche 138 des
Schiebers 3, während die Anschlußleitungen, die zu den Anschlüssen 19 und 21 rechts
von der Linie 137 verlaufen, an der Vorderseite 17 des Schiebers angeordnet sind.
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Die Mittelwicklung 15 besteht aus zwei Gruppenpaaren 139 und 143
von Leitern, die parallel zur Richtung der Relativbewegung des Schiebers 3 und der
Skalen 2 verlaufen, also parallel zum Pfeil 140 entlang der Achse 147. Das Gruppenpaar
139 besteht aus zwei Leitergruppen 141 und 142, wobei die zwei Leiter jeder Gruppe
einer Haarnadel gleichen. Diese beiden Gruppen 141 und 142 sind derart in Reihe
geschaltet, daß in benachbarten Leitern der Strom in entgegengesetzter Richtung
fließt. Die Leiterbreite und der Abstand ist dabei derart, daß, wie in F i g. 9
am Beispiel der Grobwicklung angedeutet, die Leiter der Gruppen 141 und 142 des
Gruppenpaares 139 in Raumquadratur zur Polperiode ihrer zugehörigen Skalenleiter
der Gruppe 76 der Fig. 4 sind. Das Gruppenpaar 143 ist gleich wie das Gruppenpaar
139 aufgebaut und geschaltet. Es befindet sich im gleichen Abstand an der entgegengesetzten
Seite der Achse 147. Dieses Paar enthält Leitergruppen 144 und 145, deren Leiter
in Raumquadratur zu der Polperiode der Wicklung 78 der Fig. 4 angeordnet sind. Die
Gruppen 141 und 144 sind additiv über Verbindungsleiter 135 verbunden, was in gleicher
Weise mit den Gruppenl42 und 145 durch den Verbindungsleiter 124 erfolgt. Die Schiebergrobwicklung
14 entspricht der Schiebermittelwicklung 15 insofern, als sie aus zwei Gruppenpaaren
148 und 149 besteht, deren Leiter parallel zur Richtung der Relativbewegung verlaufen.
Wie in Verbindung mit den Mittelwindungen des Schiebers und der Skala beschrieben
ist, umfaßt das Paar 148 zwei Gruppen 150 und 151 von Leitern, die in Raumquadratur
der Polperiode der zugehörigen Leiter der Gruppe 93 angeordnet sind. Das Paar 149
besteht aus zwei Gruppen 152 und 153 von Leitern, die in Raumquadratur der Polperiode
der Leiter der zugehörigen Gruppe 95 angeordnet sind, wobei die Leiter der Gruppen
150 und 153 und die Leiter der Gruppen 151 und 152 jeweils additiv miteinander verbunden
sind.
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Die Raumquadraturbeziehung zwischen der Wicklung 14 des Schiebers
und der zugehörigen Wicklung 5 der Skala wird des näheren in Verbindung mit F i
g. 9 erklärt, wobei sich diese Erklärung gleichermaßen auf die Raumquadraturbeziehung
zwischen der Mittelwicklung 15 des Schiebers und den zugehörigen Wicklungen 6 bezieht.
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In F i g. 9 ist die Schieberwicklung 154 schematisch dargestellt.
Die Mitte in Längsrichtung der Gruppe 153 liegt über dem Luftspaltl55, während die
Mittelachse der Gruppe 152 über dem Leiter 156 angeordnet ist. Ähnliche Bedingungen
liegen für die Beziehung der Leiter des Gruppenpaares 148 in bezug auf die Leitergruppe93
vor.
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Der Meßumformer ist in zwei Ubertragerteile geteilt, und zwar in
einen oberen Übertragerteil, der die Leitergruppe 93 und das Gruppenpaarl48 umfaßt,
welches seinerseits aus zwei Gruppen 150 und 151 besteht. Der untere Übertragerteil
besteht aus der Leitergruppe 95 und dem Gruppenpaar 149, welches zwei Gruppen 152
und 153 aufweist.
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Die oberen und unteren Teilstücke des Übertragers sind einzeln äußerst
empfindlich auf eine Versetzung quer zur Richtung der normalen Bewegungsrichtung,
d. h. in Richtung quer zum Pfeil 140. Bei einer normalen Bewegung der Glieder des
Mittelübertragers von ungefähr 2,54 cm würde beispielsweise ein Ausgangssignal erzeugt,
das gleich dem Signal wäre, das bei einer Querbewegung von 0,25 mm entsteht. Bei
einer normalen Bewegung der Glieder des Grobübertragers von 2,54 cm würde sich ein
Ausgangssignal ergeben, das einer Querversetzung von 0,006 mm entspricht.
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Die Leitergruppe93 ist relativ zur Richtung der Normalbewegung 140
geneigt angeordnet. Die Leiter 95 sind entgegengesetzt relativ zur Richtung 140
geneigt.
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Durch eine richtige Kombination der oberen und unteren Gruppen zu
einem Übertrager werden diese Schwierigkeiten vermieden. Die Gruppen auf den oberen
und unteren Übertragerteilen sind so geschaltet, daß additive Signalspannungen bei
normalen Bewegungen und substraktive Signalspannungen bei Querbewegungen erzeugt
werden.
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Durch diese Anordnung wird der Meßumformer nach F i g. 9 unempfindlich
gegen Querbewegungen gemacht und erfordert daher keine genaue geradlinige Führung,
die in Wirklichkeit gar nicht zu erzielen ist.
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Die in Reihe geschalteten Leitergruppen 150 und 153 sind dann maximal
mit den Leitergruppen 93 und 95 gekoppelt, wenn die in Reihe geschalteten Gruppen
151 und 152 mit den Gruppen93 und 95 minimal gekoppelt sind. Diese Nullstellung
des Umformers kann durch Änderung des Abstandes zwischen der Mitte des Gruppenpaares
148 und der Mitte des Gruppenpaares 149 geändert werden. Wenn es beispielsweise
erwünscht ist, die Nullstellung nach links zu verschieben, so wird der Abstand zwischen
den Mitten der Gruppenpaare 148 und 149 entsprechend herabgesetzt. Um die Nullstellung
nach rechts zu setzen, muß in entsprechender Weise der Abstand zwischen diesen Gruppenpaaren
vergrößert werden.
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Es ist erwünscht, die Nullstellung in einer Stellung festzulegen,
bei der eine vollständige Überlappung der Leiter des Feinübertragers vorhanden ist.
Beispielsweise tritt eine elektrische Nullstellung des Feinauflösers mit einer Raumperiode
von 2,54 mm alle 1,27 mm auf. So kann, wie in F i g. 1 dargestellt, eine zweckmäßige
Nullage von ungefähr 6,35 cm für alle Wicklungen des induktiven Meßumformers gewählt
werden.
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In dieser Stellung sind die Wicklungen des Feinübertragers in Nullstellung,
d. h., eine Teilgruppe der Wicklung 16 des Gliedes II hat eine Maximalkopplung,
und die andere Teilgruppe der Wicklung 16 ist
minimal mit der Wicklung
7 des Gliedes I gekoppelt.
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Der Abstand zwischen den Mitten der Wicklungen der oberen und unteren
Hälften sowohl des Mittelals auch des Grobübertragers sind wie oben beschrieben
so gewählt, daß ihre betreffenden Gruppen ebenfalls in Nullstellung sind.
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F i g. 7 zeigt ein schematisches Diagramm der Verbindungen zwischen
drei Einphasengrobwicklungen 164,161 und 162, entsprechend der Grobwicklung 5' in
F i g. 4. Die einzelnen Wicklungen stellen einen Bruchteil einer Raumperiode, nämlich
in einem typischen Fall eine t/40-Periode dar. F i g. 7 zeigt, daß die entsprechenden
Leiter 157, 158 und 159 von aufeinanderfolgenden Skalenwicklungenl64, 161 und 162
miteinander fluchten, wobei die Leiter 158 und 159 eine Verlängerung des entsprechenden
Leiters 157 sind. Dabei fließt der Strom in allen drei Leitern in der gleichen Richtung.
Dasselbe trifft auf die anderen entsprechenden Leiter der drei Wicklungen 164, 161
und 162 zu. Hieraus folgt, daß der linke Anfang 160 des Leiters 158 im wesentlichen
den gleichen seitlichen Abstand in bezug auf die Achse 176 aufweist wie das rechte
Ende 163 des entsprechenden Leiters 157.
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Aus der in Verbindung mit F i g. 7 gegebenen Erklärung geht hervor,
daß bei einem aus 40 Skalen bestehenden System 40 unterschiedliche Skalen gebaut
werden müssen, weil der Abstand der Wicklungen in bezug auf die Achse von Skala
zu Skala größer wird. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es jedoch möglich,
eine Maschinenbewegung von ungefähr 10,16 m in dem angenommenen Fall durchzuführen,
wobei nur 20 unterschiedliche Skalen von jeweils ungefähr 25,4 cm Länge verwendet
werden.
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Die in F i g. 8 dargestellte Wicklung 265 entspricht einer Gruppe
von 20 Skalen nach der Skala 2 in F i g. 1 und 3, die hintereinander angeordnet
und in Reihe verbunden sind. In dem angenommenen Fall, d. h. bei einer halben Raumperiode,
ist es möglich, diese halbe Periode um ein Vielfaches einer 1/,,-Periode bis zu
einer zusätzlichen halben Periode durch die Gruppe267 dadurch zu erhöhen, daß als
21. Skala 266 die erste Skala der ersten Gruppe 265 verwendet wird, d. h., die Skalenanordnung
bei 267 ist die gleiche wie bei 265. Weiterhin ist der Stromverlauf der Gruppe265
zu demjenigen der Gruppe 267 umgekehrt.
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Diese Umkehr wird durch die Leitung 268 bewirkt.
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Es ergibt sich nun, daß der Leiter 269 mit dem Leiter 270 fluchtet
und der Strom in der gleichen Richtung fließt. Gleiches gilt für die Leiter 271
und 272, die Leiter 273 und 274 und natürlich für die entsprechenden Leiter auf
der anderen Seite der Achse 275. Wenn es nun erwünscht ist, einen Meßweg von ungefähr
6,35 m mit Skalen von ungefähr 25,4 cm Länge aufzubauen, so können ungefähr 5,08
m dieses Weges aus 20 Skalen entsprechend der Gruppe265 in Fig. 8 bestehen, wobei
dann auf diese Skalen solche folgen, die gleich ausgebildet sind wie die ersten
fünf Skalen der Gruppe 265. Dabei ist jedoch die Stromrichtung zwischen den beiden
Gruppen, wie bei 268 angedeutet, umgekehrt.