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DE1214891B - Inductive pick-up device - Google Patents

Inductive pick-up device

Info

Publication number
DE1214891B
DE1214891B DEL45723A DEL0045723A DE1214891B DE 1214891 B DE1214891 B DE 1214891B DE L45723 A DEL45723 A DE L45723A DE L0045723 A DEL0045723 A DE L0045723A DE 1214891 B DE1214891 B DE 1214891B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
loop
coil
current
core
voltage
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.)
Pending
Application number
DEL45723A
Other languages
German (de)
Inventor
Dipl-Ing Paul Seyfarth
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.)
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs 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 Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority to DEL45723A priority Critical patent/DE1214891B/en
Publication of DE1214891B publication Critical patent/DE1214891B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • 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
    • G01D5/14Mechanical 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 the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20Mechanical 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 the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

GOIdGOId

Deutsche Kl.: 42 d-1/12 German class: 42 d- 1/12

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Number:
File number:
Registration date:
Display day:

L45723IXb/42d
30. August 1963
21. April 1966
L45723IXb / 42d
August 30, 1963
April 21, 1966

Die Erfindung betrifft eine induktive Abgriffseinrichtung unter Verwendung einer Stromschleife und einer Spule zur Induktion einer Spannung in der Spule, deren Amplitude und Phase von der relativen Lage der Spule zu der Stromschleife abhängt.The invention relates to an inductive tapping device using a current loop and a coil for inducing a voltage in the coil, its amplitude and phase of the relative The position of the coil depends on the current loop.

Die Erfindung besteht darin, daß die Stromschleife nach Art einer Acht überkreuzt mit zwei Teilschleifen ausgebildet ist und mit einem in der einen Teilschleife im entgegengesetzten Umlaufsinn wie die der anderen Teilschleife fließenden Strom beaufschlagt ist und daß die Spule über die durch die Stromschleife begrenzten Flächen in Richtung der Längsachse verschiebbar ist.The invention consists in that the current loop crosses over in the manner of a figure eight with two partial loops is formed and with one in the one partial loop in the opposite direction of rotation as that of the current flowing through the other partial loop is applied and that the coil over the through the current loop limited areas is displaceable in the direction of the longitudinal axis.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist an Hand einer Zeichnung in den Fig. 1 und 2 erläutert.An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown on the basis of a drawing in FIG. 1 and 2 explained.

F i g. 1 zeigt den Aufbau der induktiven Abgriffseinrichtung, während F i g. 1 shows the structure of the inductive tapping device while

F i g. 2 den Verlauf der Ausgangsspannung dieser Abgriffseinrichtung in Abhängigkeit von einen Weg darstellt.F i g. 2 shows the course of the output voltage of this tapping device as a function of a path represents.

In Fig. 1 bildet ein elektrischer Leiter eine Schleife 1. Der isolierte Leiter ist nach Art einer liegenden Acht gekreuzt, so daß die gesamte Schleife aus zwei Teilschleifen besteht. An einer Stelle ist die an sich geschlossene Schleife unterbrochen und mit einem Wechselstromgenerator 4 verbunden.In Fig. 1, an electrical conductor forms one Loop 1. The insulated conductor is crossed like a figure eight, so that the entire loop consists of two partial loops. At one point the closed loop is interrupted and with connected to an alternator 4.

Mit 2 ist ein senkrecht zu der Schleifenebene angeordneter und in Richtung des Doppelpfeiles 7 verschiebbarer ferromagnetischer Kern bezeichnet. Die Schleifenebene liegt zwischen einem Schenkel und einem Joch in einem Luftspalt des Kernes, so daß der Leiter bei einer Längsverschiebung des Kernes nicht mit diesem in Berührung kommt. Auf den genannten Schenkel des Kernes ist eine Spule 3 gewickelt, die über bewegliche Zuleitungen an ein phasendrehendes Glied 6 angeschlossen ist. Der Ausgang des phasendrehenden Gliedes ist mit einem Gleichrichters verbunden, der ebenfalls von dem Wechselstromgenerator 4 beeinflußt wird.With 2 is a perpendicular to the loop plane and displaceable in the direction of the double arrow 7 referred to as ferromagnetic core. The loop plane lies between one leg and a yoke in an air gap of the core, so that the conductor with a longitudinal displacement of the core does not come into contact with this. A coil 3 is wound on said leg of the core, which is connected to a phase-rotating element 6 via movable leads. The exit of the phase-rotating element is connected to a rectifier, which is also of the Alternator 4 is affected.

Der Wechselstromgenerator treibt durch die Schleife einen Strom ip gemäß den in den Teilschleifen eingezeichneten Pfeilrichtungen. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, wird infolge der Kreuzung die eine Teilschleife, von oben her betrachtet, im Uhrzeigersinn durchflossen, während der Strom in der zweiten Teilschleife entgegen dem Uhrzeigersinn verläuft. Dementsprechend besitzen die magnetischen Felder, die in den beiden Teilsohleifen erzeugt werden, räumlich entgegengesetzte Komponenten. Durch den ferromagnetischen Kern 2 wird ein Teil des magnetischen Feldes erfaßt, wobei der Wechselfluß Induktive AbgriffseinrichtungThe alternator drives a current i p through the loop in accordance with the arrow directions drawn in the partial loops. As can be seen from the drawing, as a result of the crossing, one partial loop, viewed from above, flows through in a clockwise direction, while the current in the second partial loop runs counterclockwise. Accordingly, the magnetic fields that are generated in the two partial sole hoops have spatially opposite components. A part of the magnetic field is detected by the ferromagnetic core 2, the alternating flux being an inductive tapping device

Anmelder:Applicant:

Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,

Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1Frankfurt / M., Theodor-Stern-Kai 1

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Ing. Paul Seyfarth, HeiligenhausDipl.-Ing. Paul Seyfarth, Heiligenhaus

(Bez. Düsseldorf)(District Düsseldorf)

in der Spule 3 eine Spannung induziert. Je nach der Stellung des Kernes zu der Stromschleife überwiegt das Feld der linken oder der rechten Teilschleife, oder beide Felder heben sich an dem dazwischenliegenden Kreuzungspunkt in dem Kern auf. Die ininduces a voltage in coil 3. Depending on the position of the core in relation to the current loop, predominates the field of the left or the right partial loop, or both fields stand out on the one in between Crossing point in the core. In the

ao der Spule 3 induzierte Spannung beaufschlagt nach einer Phasendrehung, die den Induktionsvorgang berücksichtigt, den vom Generator 4 gesteuerten phasenempfindlichen Gleichrichter 5.
An dem Ausgang des Gleichrichters stellt sich eine Spannung UA ein, die gemäß der F i g. 2 von der Stelle χ abhängt, an der sich der ferromagnetische Kern im Vergleich zu der Stromschleife 1 befindet. An einer Stelle x, die links neben der Kreuzungsstelle xk liegt, wird in der Spule eine Spannung induziert, die nach Phasendrehung die gleiche Phase besitzen soll wie die Steuerspannung des Generators 4. Die Ausgangsspannung UA des Gleichrichters 5 ist demzufolge positiv. Nähert sich der ferromagnetische Kern der Kreuzungsstelle xk, so bleibt die Ausgangsspannung UA zunächst im wesentlichen konstant, da sich der von dem Kern erfaßte Fluß nur unwesentlich ändert. Bei stärkerer Näherung an die Kreuzungsstelle macht sich jedoch der Einfluß des durch die zweite Teilschleife erzeugten Feldes in dem Kern stärker bemerkbar. Dementsprechend verringert sich der von dem Kern erfaßte resultierende Wechselfluß, und es wird eine schwächere Spannung in der Spule induziert. Befindet sich der Kern genau an der Kreuzungsstelle xk, dann heben sich die Feldwirkungen in dem Kern auf, so daß die Ausgangsspannung UA an dieser Stelle verschwindet. Wird der ferromagnetische Kern noch weiter nach rechts gerückt, dann verläuft die Ausgangsspannung, wie vorher beschrieben, im negativen Bereich, da das magnetische Feld der zweiten Teilschleife überwiegt und in der Spule 3 eine Spannung erzeugt wird, die gegenüber der Generatorspannung um 180° phasenverschoben ist.
The voltage induced by the coil 3 is applied to the phase-sensitive rectifier 5 controlled by the generator 4 after a phase rotation which takes the induction process into account.
A voltage U A is established at the output of the rectifier, which according to FIG. 2 depends on the point χ at which the ferromagnetic core is in comparison to the current loop 1. At a point x, which is to the left of the crossing point x k , a voltage is induced in the coil which, after phase rotation, should have the same phase as the control voltage of the generator 4. The output voltage U A of the rectifier 5 is consequently positive. If the ferromagnetic core approaches the crossing point x k , the output voltage U A initially remains essentially constant, since the flux detected by the core changes only insignificantly. However, when the intersection point is closer, the influence of the field generated by the second partial loop becomes more noticeable in the core. Accordingly, the resulting alternating flux sensed by the core is reduced and a weaker voltage is induced in the coil. If the core is exactly at the crossing point x k , then the field effects in the core cancel each other out, so that the output voltage U A disappears at this point. If the ferromagnetic core is moved further to the right, the output voltage runs in the negative range, as previously described, since the magnetic field of the second partial loop predominates and a voltage is generated in the coil 3 that is 180 ° out of phase with the generator voltage .

609 559/189609 559/189

Der Verlauf des Betrages der Ausgaogsspannung UA in Abhängigkeit von dem Weg wird durch den Winkel α beeinflußt, unter dem die Leiter der Stromschleife an der Stelle xk überkreuzt sind. Je kleiner der Winkel ist, um so steiler verläuft die Spannungskurve beim Nulldurchgang. Der Winkel α erreicht ein Minimum, wenn die Leiter an der Kreuzungsstelle parallel zusammengeführt werden. Die Abtastschärfe, also die Steilheit der Ausgangsspannungskurve, hängt ebenfalls von der Stärke des verwendeten Kernmaterials ab. Je dünner das als Kern verwendete Eisenblech oder Ferritteil ist, um so größer wird die Abtastschärfe. Die Abtastschärfe kann darüber hinaus durch die Stellung des Kernes zu der Stromschleife verändert werden. Eine Schrägstellung des Kernes verursacht eine scheinbare Verbreiterung des Querschnittes, so daß sich die Abtastschärfe verringert.The course of the amount of the output voltage U A as a function of the path is influenced by the angle α at which the conductors of the current loop are crossed at the point x k . The smaller the angle, the steeper the voltage curve at the zero crossing. The angle α reaches a minimum when the conductors are brought together in parallel at the crossing point. The scanning sharpness, i.e. the steepness of the output voltage curve, also depends on the strength of the core material used. The thinner the iron sheet or ferrite part used as the core, the greater the scanning sharpness. The scanning sharpness can also be changed by the position of the core in relation to the current loop. An inclination of the core causes an apparent widening of the cross-section, so that the scanning sharpness is reduced.

In Abweichung der geschilderten Anordnung kann die Schleife 1 auch vollständig geschlossen sein. Der durch die Stromschleife fließende Strom i„ wird dann durch einen Zweiten, jedoch feststehenden ferromagnetischen Kern in der Schleife induziert. Das induzierende magnetische Feld wird dabei von einer auf dem Kern aufgebrachten Spule erzeugt, die mit dem Wechselstromgenerator 4 verbunden ist. Außerdem ist es möglich, die Stromschleife mit mehreren ■ Kreuzungsstellen zu versehen, so daß die in den Teilschleifen jeweils benachbarten Kreisströme einander entgegengesetzt fließen. Dadurch werden Phasensprünge und Nulldurchgänge der Spannung UA an jeder Kreuzungsstelle erzeugt.In a departure from the arrangement described, the loop 1 can also be completely closed. The current i " flowing through the current loop is then induced in the loop by a second, but fixed ferromagnetic core. The inducing magnetic field is generated by a coil attached to the core, which is connected to the alternating current generator 4. In addition, it is possible to provide the current loop with several crossing points, so that the circulating currents adjacent to each other in the partial loops flow in opposite directions. As a result, phase jumps and zero crossings of the voltage U A are generated at each crossing point.

Es ist zweckmäßig, die Spule 3, wie in der Zeichnung gezeigt, auf dem an dem Luftspalt liegenden Schenkel aufzubringen, so daß die Einflüsse etwaiger Fremdfelder gering werden. Außerdem ist es günstig, wenn die Frequenz des Generators 4 verhältnismäßig hoch ist, damit auch bei kleinen magnetischen Feldstärken in der Spule verhältnismäßig große Spannungen induziert werden.It is useful to place the coil 3, as shown in the drawing, on the one located at the air gap Apply legs so that the influences of any external fields are small. In addition, it is cheap when the frequency of the generator 4 is relatively high, so even with small magnetic field strengths relatively large voltages are induced in the coil.

Es ist bei dieser Anordnung besonders vorteilhaft, daß die Stelle λ^ des Phasensprunges und des Spannungsnulldurchganges unabhängig von dem erregenden StromZp ist. Da im übrigen die Stelle^ sehr genau an eine vorher bestimmbare Stelle gelegt werden kann und eine große Abtastschärfe erreichbar ist, eignet sich die Einrichtung besonders für Abtastungen, bei denen geringe Wegänderungen gemessen werden sollen.It is particularly advantageous in this arrangement that the point λ ^ of the phase jump and the voltage zero crossing is independent of the exciting StromZp. Since, by the way, the place ^ very can be placed exactly at a previously determinable place and a high scanning sharpness can be achieved, the device is particularly suitable for scans in which small changes in path are measured should be.

Die erfindungsgemäße Abtasteinrichtung wird daher mit besonderem Erfolg bei Anordnungen zur Kraftkompensation und für Meßlehren, aber auch als Zeigeraibgriff bei elektrischen Meßgeräten und Waagen verwendet.The scanning device according to the invention is therefore particularly successful in arrangements for Force compensation and for measuring gauges, but also as a pointer handle for electrical measuring devices and Scales used.

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Induktive Abgriffseinrichtung unter Verwendung einer Stromschleife und einer Spule zur Induktion einer Spannung in der Spule, deren Amplitude und Phase von der relativen Lage der Spule zu der Stromsohleife abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromsdhleife (1) nach Art einer Acht überkreuzt mit zwei Teilschleifen ausgebildet ist und mit einem in der einen Teilschleife im entgegengesetzten Umlaufsinn wie in der anderen Teilschleife fließenden Strom (fp) beaufschlagt ist, und daß die Spule (3) über die durch die Stromsohleife (1) begrenzten Rächen in Richtung der Längsachse (x) verschiebbar ist.1. Inductive tapping device using a current loop and a coil to induce a voltage in the coil, the amplitude and phase of which depends on the relative position of the coil to the current soleife, characterized in that the current loop (1) crosses over with two in the manner of a figure eight Partial loops is formed and is acted upon by a current (fp) flowing in the opposite direction of rotation in one part of the loop as in the other part of the loop, and that the coil (3) is bounded by the current base loop (1) in the direction of the longitudinal axis (x) is movable. 2. Induktive Abgriffsemrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (3) auf einen ferromagnetischen, mit einem Luftspalt versehenen Kern (2) gewickelt ist, in dem die Leiter der Stromsdhleife (1) verschiebbar sind.2. Inductive Abgriffsemrichtung according to claim 1, characterized in that the coil (3) is wound on a ferromagnetic core (2) provided with an air gap, in which the conductors of the current loop (1) can be moved. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 609 559/189 4.66 © Bundesdruckerei Berlin609 559/189 4.66 © Bundesdruckerei Berlin
DEL45723A 1963-08-30 1963-08-30 Inductive pick-up device Pending DE1214891B (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2511683A1 (en) * 1975-03-18 1976-09-30 Metrawatt Gmbh INDUCTIVE POSITIONER
DE2617624A1 (en) * 1976-04-22 1977-11-03 Metrawatt Gmbh Inductive position indicator with ferromagnetic core - has measurement winding with voltage deviations compensated by reference winding

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2511683A1 (en) * 1975-03-18 1976-09-30 Metrawatt Gmbh INDUCTIVE POSITIONER
DE2617624A1 (en) * 1976-04-22 1977-11-03 Metrawatt Gmbh Inductive position indicator with ferromagnetic core - has measurement winding with voltage deviations compensated by reference winding

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