DE2329845C3 - Meßanordnung zur Umformung mechanischer Verschiebungen in proportionale elektrische Größen - Google Patents

Description

Anordnungen der vorstehend genannten Art sind bereitsaus der DE-OS 2036361 bekanntgeworden. Dabei sind zwei Feldplatten auf einem Pol eines Magneten angeordnet. Über diese Feldplatten wird ein flußlenkendes Eisenteil bewegt, so daß jedes Mal dann, wenn sich das Eisenteil über einer Feldplatte befindet, der magnetische Fluß durch diese Feldplatte verstärkt und damit der Widerstandswert der Feldplatte verändert wird. Aufgrund dieser Widerstandsänderung ändert sich auch ein die Feldplatten durchfließender Strom, wodurch die Bewegung des Eisenteils in ein elektrisches Signal umgesetzt werden kann, das ein Maß für diese Bewegung ist.

Wichtig für eine derartige Anordnung ist es nun, daß die Widerstandsänderung als Funktion der Änderung des Weges des Eisenteils in einem möglichst großen Bereich linear verläuft.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meßanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, bei welcher der genannte Linearitätsbereich vergrößert ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Meßanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Aufriß einer Anordnung,
Fig. 2 eine Draufsicht der in Fig. 1 dargestellten Anordnung,

ίο Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Anordnung,

Fig. 4 eine Brückenschaltung, in die Feldplatten

der Anordnung nach den Fig. 1 bis 3 geschaltet sind, Fig. 5 einen Druckfühler unter Verwendung einer Anordnung,

Fig. 6 einen Axiai-Spielfühler unter Verwendung einer Anordnung, und

Fig. 7 ein Lincarpotentiometer unter Verwendung einer Anordnung.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 ist auf einem Dauermagneten 1, dessen Nordpol mit N und dessen Südpol mit 5 bezeichnet ist, ein Polschuh 2 vorgesehen, der in seinem mittleren Bereich eine Ausnehmung 3 der Breite c aufweist. Auf den durch die Ausnehmung 3 getrennten Teilen des Polschuhs 2 mit der jeweiligen Breite α ist jeweils eine Feldplatte 4 bzw. 4' angeordnet. Diese Feldplatten können beispielsweise mitteis eines Klebers auf dem Polschuh 2 befestigt sein.

Über diese Anordnung wird ein Eisenteil 6 bewegt, dessen Wegänderung über die Feldplatten 4 und 4' in ein entsprechendes elektrisches Signal überführt werden soll. Wie die Draufsicht nach Fig. 2 zeigt, ist die Längsachse dieses Eisenteils 6 der Breite b gegen

y> die Längsrichtung der Feldplatten 4 und 4' (Horizontalrichtung in der Zeichenebene) unter einem Winkel α geneigt. Weiterhin ist die Projektion d der Breite b des Eisenteils 6 auf die Längsebene wenigstens bei dieser Ausführungsform gleich der Breite a einer Feldplatte 4 bzw. 4'. In Fig. 2 ist das Eisenteil in zwei möglichen Endstellungen dargestellt, wobei es einmal die Feldplatte 4 (ausgezogene Stellung) und zum anderen die Feldplatte 4' (gestrichelte Stellung) vollständig überdeckt.

Wird das Eisenteil in Fig. 2 in einer Richtung bewegt, so ist der durch diese Anordnung erzielbare lineare Bereich durch eine Strecke e gegeben, welche einer Verschiebung zwischen den beiden Endstellungen in *-Richtung entspricht. Der durch die Strecke e

gegebene lineare Bereich kann durch Änderung des

Winkels α und der Projektion d geändert werden.

Für kleinere Linearitätsbereiche kann eine Aus-

führungsform gemäß Fig. 3 gewählt werden, in der gleiche Teile wie in den Fig. 1 und 2 mit gleichen

Bezugszeichen versehen sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Winkel α = 90°, während die Breite des Eisenteils 6 gleich der Breite α einer Feldplatte 4 bzw. 4' und dem Abstand c der Feldplatten ist. Bei diesem Alisführungsbeispiel ist der Lineari-

bo tätsbereich bei Bewegung des Eisenteils 6 in *-Richtung gleich der Strecke g.

Fig. 4 zeigt eine Brückenschaltung, in der die Feldplatten 4 und 4' mit zwei Widerständen R₁ und R₂ zusammengeschaltet sind. Diese Brücke wird an ihrem

b5 Eingang mit einer Spannung U versorgt und so abgeglichen, daß ihre Ausgangsspannung U_A in ihrem Nullzweig in der Mitte des Linearitätsbereiches entsprechend der Strecke e in Fig. 2 bzw. der Strecke g

in Fig. 3 gleich O ist Bei Bewegung des Eisenteils 6 verlaufen dann die Widerstandsänderungen bzw. die Spannung U_A in den genannten Bereichen linear.

Fig. 5 zeigt eine Anwendung einer Anordnung, die dort schematisch dargestellt und mit 51 bezeichnet ist, in einem Druckfühler. Das in den Fig. 1 bis 3 mit 6 bezeichnete Eisenteil ist dabei an einer Membran SO befestigt, auf die ein Druck P einwirkt. Damit kann die durch den Druck P über die Membran SO hervorgerufene Linearbewegung des Eisenteils in x-Richtung in ein entsprechendes elektrisches Signal überführt werden.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Axialspiel-Fühler ist das Eisentefi b der Anordnung auf einer um ihre Achse rotierenden Welle 60 angeordnet, während sich mindestens eine Anordnung aus Dauermagnet, Polschuh und Feldplatten 61 und 62 unterhalb bzw. oberhalb der Weläe 60 befindet. Damit ist eine Axialverschiebung der Welle in χ-Richtung bestimmbar.

Fig. 7 zeigt ein lineares Potentiometer, bei dem auf einer Welle 70 auf einem Körper 71 eine Eisenbelegung 72 vorgesehen ist, derart, daß sie in der in F i g. 2 dargestellten Form unter einem Winkel α gegen die schematisch dargestellte und mit 74 bezeichnete An-Ordnung aus Dauermagnet, Polschuh und Feldplatten geneigt ist Auf diese Weise ist das Potentiometer in einem Bereich linear, welcher bei Drehung der Welle 70 einer Verschiebung der Eisenbelegung 72 zwischen den beiden möglichen Endstellungen über den FeIdpratten entspricht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Meßanordnung zur Umformung mechanischer Verschiebungen in proportionale elektrische Größen mittels

a) magnetfeldabhängigen Halbleiterbauelementen, bei der

b) auf wenigstens einem Pol eines Magneten wenigstens zwei magnetfeldabhängige Bauelemente (Feldplatten) im Abstand nebeneinander angeordnet sind, deren

c) magnetischer Kreis, in dem die magnetfeldabhängigen Bauelemente liegen, durch ein über sie bewegtes Eisenteil beeinflußbar ist,

gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale,

d) Die Projektion der Breite (b) des Eisenteils (6) auf die Längsebene der magnetfeldabhängigen Bauelemente ist wenigstens gleich der Länge der Diagonalen eines magnetfeldabhängigen Bauelementes (4 bzw. 4');

e) das Eisenteil (6) in der Ebene der magnetfeldabhängigen Bauelementes (4, 4') ist mit seiner Längsrichtung unter einem Winkel (α) gegen die Längsrichtung der magnetfeldabhängigen Bauelemente (4, 4') geneigt;

f) der Winkel (α) ist höchstens so groß, daß bei vollständiger Überdeckung des einen magnetfeldabhängigen Bauelemente (4 bzw. 4') durch das Eisenteil (6) das andere magnetfeldabhängige Bauelement (4' bzw. 4) nicht überdeckt ist.

2. Meßumformeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Winkel (α) gleich 90° ist,

b) die Breite des Eisentetüs (6) gleich der Breite (a) eines magnetfeldabhängigen Bauelementes (4 bzw. 4') plus dem Abstand (c) zwischen den magnetfeldabhängigen Bauelementen (4, 4') ist.