DE4021637A1

DE4021637A1 - Inductive position transducer, e.g. for machine carriage - has ferromagnetic short circuit body so that magnetic flux produced by stimulation coil forms closed ring

Info

Publication number: DE4021637A1
Application number: DE19904021637
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl Ing Theil
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-07-06
Filing date: 1990-07-06
Publication date: 1992-01-09

Abstract

The inductive position transducer contains at least one stimulation coil (6) with at least one core (5) and at least one measurement coil connected to each of two mutually relatively movable bodies. A ferromagnetic short circuit body has at least two cross-sectional areas (42, 43) each opposite a core cross-sectional area (14, 15) so that the magnetic flux produced by the stimulation coil forms a closed ring. The flux is focussed in a zone narrower than the core cross-sectional area in the region between the short circuit body and core. The flux moves over the through surface of the core as bodies move w.r.t. each other. USE/ADVANTAGE - E.g. for measuring positionm of machine carriage. Transducer is simple, compact and robust with minimal electrical losses.

Description

Die Erfindung betrifft einen induktiven Stellungsgeber der im Oberbegriff des Anspruches 1 niedergelegten Art.The invention relates to an inductive position transmitter the type laid down in the preamble of claim 1.

Solche Stellungsgeber dienen dazu, ein elektrisches Signal zu erzeugen, mit dessen Hilfe eine ständige oder intermittie rend auftretende Relativbewegung zwischen zwei Körpern so überwacht bzw. messend verfolgt werden soll, daß zu jedem beliebigen Zeitpunkt eine Information über die momentane Stellung des einen der beiden Körper bezüglich des anderen gewonnen werden kann.Such positioners are used to generate an electrical signal to generate, with the help of a constant or intermittent rend occurring relative movement between two bodies so to be monitored or tracked to measure that to everyone information about the current time Position of one of the two bodies in relation to the other can be won.

Typische Anwendungsfälle sind Lineargeber, bei denen z. B. die Bewegung und jeweilige momentane Stellung eines Maschi nenschlittens, der gegenüber dem Maschinenrahmen verschieb bar ist, mit hoher Präzision gesteuert werden soll. Um diese Steuerung zu ermöglichen, ist es erforderlich, ständig ein Signal zu gewinnen, das auch dann, wenn sich der Schlitten mit hoher Geschwindigkeit bewegt, Auskunft über die momen tane Position des Schlittens liefert. Typical applications are linear encoders, in which e.g. B. the movement and current position of a machine sledge that slides against the machine frame bar is to be controlled with high precision. Around To enable control, it is necessary to keep one Signal to win, even when the sled moved at high speed, information about the momen tane position of the carriage delivers.

Ein anderes Anwendungsbeispiel sind Drehgeber, mit deren Hilfe die momentane Winkellage eines rotierenden Körpers, beispielsweise des Rotors eines Elektromotors bezüglich des Stators, oder der Drehwinkel zwischen zwei gegenein ander verdrehbaren Körpern, beispielsweise der Azimut- und Vertikalwinkel des Fernrohrs eines Theodoliten ge messen werden soll.Another application example are encoders, with their Help the current angular position of a rotating body, for example the rotor of an electric motor of the stator, or the angle of rotation between two against each other other rotatable bodies, for example the azimuth and vertical angle of the telescope of a theodolite ge to be measured.

In ähnlicher Weise lassen sich mit solchen Drehgebern die Winkelstellung bzw. Drehgeschwindigkeit von Kraftfahrzeug- Rädern oder die momentane Winkelstellung einer Vergaser- Drosselklappe messen.In a similar way, such encoders can be used Angular position or rotational speed of motor vehicle Wheels or the current angular position of a carburetor Measure throttle valve.

Ein rotierender Stellungsgeber der eingangs genannten Art, der als Impulsgeber ausgebildet ist, kann beispielsweise der DE-AS 12 88 324 entnommen werden. Bei dieser bekannten Anordnung ist ein scheibenförmiger Rotor vorgesehen, der sich mit dem einen der beiden Körper, deren relative Dreh bewegung überwacht werden soll, mitdreht und der als Kern eine Vielzahl von kreisförmig angeordneten weichmagnetischen Stiften trägt, die von der Erregerspule so umschlungen sind, daß sie von Stift zu Stift ihren Wickelsinn ändert. Hier durch bilden die freien Stiftenden eine Folge von einander entgegengesetzten magnetischen Polen. Diesem Rotor steht ein mit dem anderen der beiden Körper verbundener Stator gegenüber, der ebenfalls eine Vielzahl von weichmagnetischen Stiften aufweist, die mit ihren freien Enden den freien Enden der Rotorstifte gegenüberliegen und von wenigstens einer Meßwicklung umschlungen sind, die von Stift zu Stift ihren Wickelsinn ändert. Die in der Meßwicklung entstehende Spannung wird verstärkt und durch einen Gleichrichter demodu liert. Das so erhaltene demodulierte Ausgangssignal liefert dann eine Information über die momentane relative Stellung von Rotor und Stator bzw. der beiden zu überwachenden Körper. A rotating position transmitter of the type mentioned at the beginning, which is designed as a pulse generator, for example can be taken from DE-AS 12 88 324. In this known A disk-shaped rotor is provided, which deal with one of the two bodies, their relative rotation movement should be monitored, rotates and that as the core a variety of circularly arranged soft magnetic Carries pins that are so wrapped in the excitation coil that she changes her sense of winding from pen to pen. Here the free ends of the pin form a sequence of each other opposite magnetic poles. This rotor stands a stator connected to the other of the two bodies opposite, which also has a variety of soft magnetic Has pins with their free ends the free Ends of the rotor pins are opposite and at least are wrapped around a measuring winding, from pin to pin changes their sense of direction. The resulting in the measuring winding Voltage is amplified and demodu by a rectifier liert. The demodulated output signal thus obtained delivers then information about the current relative position of the rotor and stator or the two bodies to be monitored.

Diese bekannte Anordnung weist jedoch erhebliche Nachteile auf: Da die Erregerspule mit dem einen und die Meßspule mit dem anderen der beiden gegeneinander verdrehbaren Körper mechanisch verbunden ist, ergibt sich bei der Überwachung von ständigen und/oder über sehr große Drehwinkel erfolgen den Bewegungen das Problem einer geeigneten elektrischen Verbindung der sich drehenden Spule mit der zugehörigen feststehenden Elektronik. Gemäß der DE-AS 12 80 324 wird dies vorzugsweise mit Hilfe eines Koppeltransformators gelöst, dessen feststehende Primärwicklung mit dem für die Erregerspule bestimmten Wechselspannungssignal gespeist wird, und dessen sich mit der Erregerspule mitdrehende Sekundärwick lung als Wechselstrom- bzw. -spannungsquelle für die Erreger spule dient. Ein solcher Koppeltransformator hat jedoch erhöhte Material- und Herstellungskosten zur Folge, vergrößert das Ge wicht und den Platzbedarf eines solchen Stellungsgebers und führt zu zusätzlichen elektrischen Verlusten. Entsprechendes gilt auch für die als weitere Möglichkeit angedeutete kapazi tive Einspeisung der HF-Energie. Ein Anschluß über Schleif kontakte führt ebenfalls zu einem aufwendigen mechanischen Aufbau und bringt wegen der Abnutzung der Kontakte erhebliche Probleme mit sich.However, this known arrangement has considerable disadvantages on: Since the excitation coil with one and the measuring coil with the other of the two rotatable bodies is mechanically connected, results from the monitoring from constant and / or over very large angles of rotation the movements the problem of a suitable electrical Connection of the rotating coil with the associated one fixed electronics. According to DE-AS 12 80 324 this is preferably done with the aid of a coupling transformer solved, the fixed primary winding with that for the Excitation coil certain AC voltage signal is fed and its secondary wick rotating with the excitation coil as an alternating current or voltage source for the exciter coil serves. However, such a coupling transformer has increased Material and manufacturing costs result, the Ge increases importance and the space requirement of such a position transmitter and leads to additional electrical losses. Corresponding also applies to the kapazi indicated as a further possibility tive feeding of HF energy. A connection via grinding contacts also leads to a complex mechanical Construction and brings considerable because of the wear of the contacts Problems with themselves.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen induktiven Stellungsgeber der eingangs genannten Art so wei terzubilden, daß er einen einfachen, kompakten und robusten Aufbau besitzt und mit möglichst geringen elektrischen Ver lusten behaftet ist.In contrast, the invention is based on the object inductive position transmitter of the type mentioned so white to train that it is a simple, compact and robust Has structure and with the lowest possible electrical ver is afflicted with lust.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die im An spruch 1 zusammengefaßten Merkmale vor. To achieve this object, the invention provides the Say 1 summarized features.

Diesen erfindungsgemäßen Maßnahmen liegt folgendes Konzept zugrunde: Von der mit Wechselstrom gespeisten Erregerspule wird ein Magnetfluß erzeugt, der nahezu vollständig im Inne ren einer ferromagnetischen Ringanordnung verläuft, so daß nur äußerst geringe Streuverluste auftreten. Diese Ringan ordnung umfaßt einen Kern, der offen ist, d. h. wenigstens zwei Durchtrittsflächen für den magnetischen Fluß aufweist, den die Erregerspule in ihm erzeugt, sowie einen Rückschluß körper, der ebenfalls wenigstens zwei Durchtrittsflächen für den magnetischen Fluß besitzt und die wenigsten zwei Durchtrittsflächen des Kerns magnetisch miteinander ver bindet. Dabei kann eine Durchtrittsfläche des Rückschluß körpers die jeweils gegenüberliegende Durchtrittsfläche des Kerns berühren oder von dieser durch einen kleinen Luft spalt getrennt sein. Auch kann jede der Durchtrittsflächen in zwei oder mehr Teilflächen unterteilt sein, die mitein ander nicht in unmittelbarer Verbindung stehen. Es liegen aber immer wenigstens zwei Durchtrittsflächen des Kerns und zwei Durchtrittsflächen des Rückschlußkörpers einander zu mindest teilweise so gegenüber, daß zwischen ihnen ein gerin ger magnetischer Widerstand vorhanden ist und somit praktisch der gesamte von der Erregerspule erzeugte magnetische Fluß zwischen ihnen übertreten kann. Die Durchtrittsflächen sowohl des Kerns als auch des Rückschlußkörpers können ebene oder gekrümmte Flächen sein. Sie können im dreidimensionalen Raum jeweils auf einer gemeinsamen Fläche oder auf voneinander verschiedenen Flächen liegen, die zueinander "parallel" oder gegeneinander geneigt sein können. Wichtig ist, daß sich wenigstens eine Durchtritts fläche des Rückschlußkörpers gegen die zugehörige Durch trittsfläche des Kerns verschiebt, wenn eine Relativbewe gung zwischen den beiden zu überwachenden Körpern statt findet, und daß die Durchtrittsfläche des Rückschlußkörpers hinsichtlich ihrer Lage und/oder Form und/oder ihrer Größe so ausgebildet ist, daß sie den zwischen ihr und der zuge hörigen Durchtrittsfläche des Kerns übertretenden magne tischen Fluß auf eine begrenzte Durchtrittszone bündelt, die kleiner als die Durchtrittsfläche des Kerns ist und sich aufgrund der zu überwachenden Relativbewegung über die zu gehörige Durchtrittsfläche des Kerns verschiebt.These measures according to the invention are based on the following concept on the basis of the excitation coil supplied with alternating current a magnetic flux is generated that is almost entirely inside ren runs a ferromagnetic ring arrangement, so that only extremely low scattering losses occur. This ringan order includes a core that is open, i. H. at least has two passages for the magnetic flux, which the excitation coil generates in it, as well as a conclusion body, which also has at least two passages for the magnetic flux and few Ver passage areas of the core magnetically ver binds. Here, a passage area of the inference body the opposite passage surface touch the core or from it by a little air be separated. Each of the passage areas can also be divided into two or more sub-areas that are together other are not in direct connection. There are but always at least two passages of the core and two passage surfaces of the yoke body towards each other at least partially so that there is a curl between them ger magnetic resistance is present and therefore practical the entire magnetic flux generated by the excitation coil can cross between them. The passage areas both the core and the yoke body can be flat or curved surfaces. You can in three-dimensional space each on a common Surface or on different surfaces, which are "parallel" or inclined to each other can. It is important that there is at least one pass surface of the yoke body against the associated through tread of the core shifts when a relative movement between the two bodies to be monitored finds, and that the passage surface of the yoke body in terms of their location and / or shape and / or size is designed so that it pulls between her and the appropriate passage area of the core table flows into a limited passage zone, which is smaller than the passage area of the core and itself due to the relative movement to be monitored over the proper passage area of the core shifts.

Ordnet man nun weiterhin, wie dies gemäß der Erfindung vor gesehen ist, das wenigstens eine Flächenelement der Durch flutungsfläche der Meßspule im Bewegungsbereich einer sol chen Durchtrittszone an, so läßt sich durch eine entspre chende Festlegung von Form und Größe dieses Flächenelemen tes erreichen, daß sich aufgrund der eben geschilderten Verschiebung der Durchtrittszone der Teil des zwischen Kern und Rückschlußkörper übertretenden Magnetflusses in Abhängigkeit von der zu überwachenden Relativbewegung ändert, der das wenigstens eine Flächenelement der Meßspule durchsetzt. Damit ändert sich in entsprechender Weise auch die Ampli tude des in der Meßspule induzierten Wechselstroms bzw. die Größe des nach Demodulation des Meßspulenausgangssignals erhaltenen Gleichspannungssignals. Man erhält also ein die momentane Stellung bzw. die Bewegung der beiden zu über wachenden Körper beschreibendes elektrisches Signal, obwohl Erregerspule, Meßspule und Kern so an demselben der beiden Körper befestigt sind, daß sie ihre gegenseitige Lage auf grund der zu überwachenden Relativbewegung nicht verändern. Lediglich der mit dem anderen der beiden Körper verbundene Rückschlußkörper bewegt sich entsprechend dieser Relativbe wegung gegen den Kern, die Meßspule und die Erregerspule.One now continues to arrange how this according to the invention is seen, the at least one surface element of the through flooding area of the measuring coil in the range of motion of a sol Chen passage zone, it can be appropriate definition of the shape and size of this surface element tes achieve that due to the just described Movement of the passage zone of the part of between Core and yoke body passing magnetic flux in Changes depending on the relative movement to be monitored, which passes through the at least one surface element of the measuring coil. The ampli also changes accordingly tude of the alternating current induced in the measuring coil or the Size of the demodulation of the measuring coil output signal obtained DC voltage signal. So you get a die current position or the movement of the two over guarding body descriptive electrical signal, though Excitation coil, measuring coil and core so on the same of the two Bodies are attached so that they face each other do not change due to the relative movement to be monitored. Only the one connected to the other of the two bodies Inference body moves according to this Relativbe movement against the core, the measuring coil and the excitation coil.

Auf diese Weise können die drei zuletzt genannten Teile des erfindungsgemäßen Stellungsgebers immer an demjenigen der beiden zu überwachenden Körper befestigt werden, der bei dem jeweiligen Anwendungsfall als stationär zu betrach ten ist, d. h. sich gegen die Ansteuer- und Auswerteelektro nik nicht bewegt. An dem sich gegen diese Elektronik bewe genden Körper ist nur der Rückschlußkörper befestigt, der ein rein passives Bauelement darstellt, das keinerlei Ver bindungsleitungen benötigt. Somit lassen sich die nach dem Stand der Technik erforderlichee Koppeleinrichtungen ein sparen. Dadurch reduziert sich insgesamt sowohl die Baugröße als auch das Gewicht des erfindungsgemäßen Stellungsgebers und die durch einen Koppeltransformator bzw. -kondensator verursachten elektrischen Verluste bzw. die mit Schleifkon takten verbundenen Verschleißerscheinungen treten nicht auf.This way, the last three parts mentioned of the position transmitter according to the invention always on that of the two bodies to be monitored, the to be regarded as stationary in the respective application is d. H. against the control and evaluation electronics nik not moved. Which is against this electronics body is only attached to the yoke body, the is a purely passive component that has no ver connection lines required. Thus, after the State of the art required coupling devices save up. This reduces the overall size as well as the weight of the position transmitter according to the invention and by a coupling transformer or capacitor caused electrical losses or those with grinding con There are no signs of wear associated with cycling.

Die Form und die relative Anordnung sowohl der Durchtritts flächen des Rückschlußkörpers als auch der Flächenelemente der Durchflutungsfläche der Meßspule können innerhalb weiter Grenzen variiert und an den jeweiligen Anwendungsfall op timal angepaßt werden. Dabei ist es insbesondere möglich, den Verlauf, den das Meßspulen-Ausgangssignal bzw. das von ihm durch Demodulation abgeleitete Gleichspannungssignal ninmt, wenn die beiden zu überwachenden Körper eine bestimm te Relativbewegung ausführen, innerhalb weiter Grenzen zu verändern. So kann z. B. erreicht werden, daß bei ein und derselben Verschiebungsbewegung zwischen den beiden zu überwachenden Körpern das demodulierte Ausgangssignal eine Sinus-Periode, mehrere Sinus-Perioden, einen linearen Anstieg, einen linearen Anstieg und einen entsprechenden linearen Ab fall, mehrere derartige symnetrische oder asymmetrische Drei ecks-Kurven, oder beliebige Teile solcher Kurven durchläuft. The shape and relative arrangement of both the passage surfaces of the yoke body as well as the surface elements the flow area of the measuring coil can continue within Limits vary and op. To the respective application be adjusted timally. It is particularly possible the course that the measuring coil output signal or that of DC signal derived from it by demodulation if the two bodies to be monitored Execute relative movement within wide limits change. So z. B. can be achieved that at one and same shifting movement between the two bodies monitoring the demodulated output signal Sine period, multiple sine periods, a linear rise, a linear rise and a corresponding linear descent case, several such symmetrical or asymmetrical three corner curves, or any part of such curves.

Durchläuft das Ausgangssignal bei einer Relativverschiebung der beiden Körper über eine größere Strecke bzw. einen größeren Winkel die gleiche Kurvenform in periodischer Weise mehrfach, so entsteht hierdurch zwar eine Unbestimmtheit hinsichtlich der Lage des einen der beiden Körper bezüglich des anderen, die aber in vielen Anwendungsfällen nicht stö rend ist. Wird z. B. ein Drehgeber dazu verwendet, nach einem Drehwinkel von jeweils 90° ein bestimmtes Steuersignal zu er zeugen, so müssen zwar, wie dies durch die erfindungsgemäße Anordnung möglich ist, diese 90° sehr gut aufgelöst werden; der Absolutwinkel, d. h. welches der vier aufeinanderfolgenden 90°-Segmente aber gerade durchlaufen wird, ist jedoch ohne Bedeutung.Passes through the output signal with a relative shift of the two bodies over a longer distance or one larger angles the same curve shape periodically multiple times, this creates an indeterminacy regarding the location of one of the two bodies the other, which does not interfere in many applications is rend. Is z. B. used an encoder for a Rotation angle of 90 ° to a certain control signal testify, so must, as this by the invention Arrangement is possible, this 90 ° can be resolved very well; the absolute angle, d. H. which of the four consecutive 90 ° segments but is just traversed is without Importance.

In anderen Anwendungsfällen, bei denen neben der hohen Auf lösung auch eine Information über die momentane absolute Stellung des einen der beiden Körper bezüglich des anderen erforderlich ist, können am Rückschlußkörper mehrere in Bewe gungsrichtung aufeinanderfolgende Durchtrittsflächen vorge sehen werden, von denen im Verlauf der zu überwachenden Rela tivbewegung nacheinander jeweils eine mit ein und derselben Durchtrittsfläche des Kerns in Wechselwirkung tritt. Diese Durchtrittsflächen des Rückschlußkörpers können dann so unter schiedlich ausgebildet werden, daß ihre Verschiebung gegen das zugehörige Flächenelement der Meßspule in dieser jeweils einen anderen Signalverlauf erzeugt. Eine andere Möglichkeit besteht darin mehrere Meßspulen vorzusehen, von denen beispielsweise die eine das periodisch wiederkehrende hochauflösende Signal und die andere das die Absolutstellung kennzeichnende Signal liefert, bzw. die zwei periodische Signale abgeben, durch deren Korrelation die Absolutstellung ermittelt werden kann. In other applications, where in addition to the high on solution also information about the current absolute Position of one of the two bodies in relation to the other is necessary, several in motion on the yoke body direction of successive passages will be seen, of which in the course of the rela to be monitored active movement one after the other with one and the same Passage area of the core interacts. These Passage areas of the yoke body can then under be trained differently that their shift against that associated surface element of the measuring coil in each one generated another waveform. Another option is there to provide several measuring coils, of which, for example the one the periodically recurring high-resolution signal and the other the signal characterizing the absolute position delivers, or which emit two periodic signals, by their Correlation the absolute position can be determined.

Eine optimale Nutzung der über die Erregerspule in das Sensorsystem eingespeisten elektrischen Energie ergibt sich dann, wenn die Meßspule so ausgebildet ist, daß sie für jedes der vorhandenen Durchtrittsflächenpaare wenigstens eine im Bereich der betreffenden Trennfläche angeordneter Flächenelement ihrer Durchflutungsfläche besitzt. Die dieses Flächenelement umschließenden Windungen der Meßspule sind dann so angeordnet, daß sich die in ihnen induzierten Ströme addieren. Auf diese Weise erhält man bei gegebener, in die Erregerspule eingespeister Leistung maximale Ausgangssignale.Optimal use of the excitation coil in the Sensor system fed electrical energy results when the measuring coil is designed so that it at least for each of the existing pairs of passageways one arranged in the area of the relevant separating surface Has area element of their flow area. This one Surfaces enclosing the element of the measuring coil are then arranged so that the currents induced in them add. In this way, given at, in the Excitation coil fed power maximum output signals.

Eine Meßspule kann im Bewegungsbereich einer Durchtrittszone mehrere Flächenelemente aufweisen, die in Richtung der Be wegungsbahn dieser Durchtrittszone hintereinander angeordnet sind.A measuring coil can be in the range of motion of a passage zone have several surface elements, which in the direction of Be path of this passage zone arranged one behind the other are.

Vorzugsweise werden die Flächenelemente der Durchflutungs fläche einer Meßspule jeweils von Teilen von zwei verschie denen, miteinander antiseriell verbundenen Wicklungsabschnitten dieser Meßspule umschlossen. Auf diese Weise heben sich die Einflüsse von großflächigen, von außen kommenden magnetischen Störfeldern in der Meßspule auf und es werden nur die lokalen, durch das Wandern der Durchtrittszone bzw. -zonen bewirkten Magnetflußänderungen erfaßt.The surface elements of the flooding are preferably area of a measuring coil each of parts of two different those, winding sections connected to one another in antiseries enclosed this measuring coil. In this way they stand out Influences of large magnetic fields coming from outside Interference fields in the measuring coil and only the local, caused by moving the passage zone or zones Magnetic flux changes detected.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungs beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:The invention is based on execution examples described with reference to the drawing; in this show:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen als Drehgeber aus gebildeten induktiven Stellungsgeber gemäß der Erfindung, Fig. 1 shows a cross section through a, as a rotary encoder of the formed inductive position sensor according to the invention

Fig. 2 in etwas verkleinertem Maßstab eine Draufsicht in Richtung der Pfeile II-II auf den Statorteil des Drehgebers aus Fig. 1, Fig. 2 in somewhat reduced scale a plan view in the direction of arrows II-II on the stator of the encoder of FIG. 1,

Fig. 3 im gleichen Maßstab wie Fig. 2 eine Draufsicht in Richtung der Pfeile III-III auf den Rotor teil des Drehgebers aus Fig. 1, Fig. 3 the same scale as Fig. 2 shows a plan view in the direction of arrows III-III on the rotor part of the rotary encoder of FIG. 1,

Fig. 4 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch einen als Lineargeber ausgebildeten induktiven Stellungsgeber gemäß der Erfindung, Fig. 4 a of Fig. 1 corresponding section through a form of a linear encoder inductive position sensor according to the invention

Fig. 5 in verkleinertem Maßstab eine Seitenansicht des Lineargebers aus Fig. 4, Fig. 5 on a reduced scale a side view of the linear encoder from Fig. 4,

Fig. 6 im gleichem Maßstab wie Fig. 5 eine Draufsicht auf den beweglichen Teil des Lineargebers aus Fig. 4 in Richtung der Pfeile VI-VI, Fig. 6 in the same scale as Fig. 5 is a plan view of the movable part of the linear encoder of FIG. 4 in the direction of arrows VI-VI,

Fig. 7 im gleichen Maßstab eine Draufsicht auf den feststehenden Teil des Lineargebers aus Fig. 4 in Richtung der Pfeile VII-VII, und Fig. 7 on the same scale, a plan view of the fixed part of the linear encoder from Fig. 4 in the direction of arrows VII-VII, and

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines erfindungs gemäßen Stellungsgebers, der als Drehgeber für ein Kfz-Antiblockiersystem ausgebildet ist. Fig. 8 is a perspective view of an inventive position transmitter, which is designed as a rotary encoder for a motor vehicle anti-lock braking system.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein als Drehgeber 1 ausgebildetes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen induktiven Stellungsgeber wiedergegeben, der dazu dient, die um die Achse 2 erfolgende, durch den Doppelpfeil R angedeutete Drehbewegung zweier nicht dargestellter Körper zu überwachen. Diese Drehbewegung kann entweder hin- und hergehend in Rich tung der beiden Pfeilspitzen oder nur in einer Richtung er folgen. Sie kann intermittierend oder kontinuierlich sein. Der bei einer solchen Drehbewegung überstrichene Winkel ist keinerlei Begrenzungen unterworfen.In Figs. 1 to 3 is embodied as a rotary encoder 1 embodiment, for an inventive inductive position transducer is shown, which serves to monitor the taking place about the axis 2, indicated by the double arrow R rotational movement of two not shown body. This rotary movement can either back and forth in Rich direction of the two arrowheads or in one direction he follow. It can be intermittent or continuous. The angle swept during such a rotary movement is not subject to any restrictions.

Der Drehgeber 1 umfaßt eine Statoreinheit 3, die mit dem jenigen der beiden Körper verbunden wird, der gegenüber der zugehörigen elektrischen Signalerzeugungs- und Auswerteein heit (nicht dargestellt) feststeht.The rotary encoder 1 comprises a stator unit 3 , which is connected to the one of the two bodies, which is fixed to the associated electrical signal generation and evaluation unit (not shown).

Die Statoreinheit 3 besteht aus einem Kern 5 aus ferromag netischem Material, einer Erregerspule 6 und einer Schal tungsplatine 7, auf der die Meßspule 8 in Form einer ge druckten Schaltung ausgebildet ist. Diese drei Teile der Statoreinheit 3 sind miteinander zumindest so verbunden, daß die zu überwachende Bewegung zwischen den beiden Körpern auf ihre gegenseitige Lage ohne Einfluß bleibt.The stator unit 3 consists of a core 5 made of ferromagnetic material, an excitation coil 6 and a circuit board 7 on which the measuring coil 8 is in the form of a printed circuit. These three parts of the stator unit 3 are connected to one another at least in such a way that the movement to be monitored between the two bodies has no influence on their mutual position.

Der Kern 5 besitzt im wesentlichen die Form eines flachen Kreiszylinders, der im Betrieb koaxial zur Drehachse 2 an dem feststehenden der beiden Körper montiert ist. Zu die sem Zweck besitzt der Kern 5 eine zentrale Bohrung 10, durch die sich die nicht dargestellte Drehwelle erstrecken kann.The core 5 has essentially the shape of a flat circular cylinder which is mounted coaxially to the axis of rotation 2 on the fixed of the two bodies during operation. For this purpose, the core 5 has a central bore 10 through which the rotary shaft, not shown, can extend.

Weiterhin weist der Kern 5 eine in der Draufsicht der Fig. 2 kreisringförmige Nut 12 auf, die sich von seiner in Fig. 1 oberen Flachseite ausgehend nach unten über etwas mehr als die Hälfte der axialen Tiefe des Kerns 5 erstreckt und in der Schnittansicht der Fig. 1 eine in etwa rechteckige Form aufweist. Der Innenradius der Nut 12 beträgt etwa 40% und der Außenradius etwa 70% des Kernradius. Furthermore, the core 5 has a circular groove 12 in the plan view of FIG. 2, which extends from its top flat side in FIG. 1 downwards over a little more than half the axial depth of the core 5 and in the sectional view of FIG has an approximately rectangular shape. 1,. The inner radius of the groove 12 is approximately 40% and the outer radius is approximately 70% of the core radius.

Die in Fig. 1 nur schematisch wiedergegebene und in Fig. 2 nicht dargestellte Erregerspule 6 ist so in die Nut 12 des Kerns 5 gewickelt, daß ihre zentrale Achse mit der zentralen Achse des Kerns zusammenfällt. Über zwei nicht dargestellte, in Fig. 1 beispielsweise nach unten aus dem Kern 5 heraus führende Anschlüsse wird die Erregerspule 6 mit einer Wech selspannung versorgt, deren Frequenz an die Geschwindigkeit der zwischen den beiden zu überwachenden Körper stattfinden den Drehbewegung so angepaßt ist, daß diese Drehbewegung mit dem gewünschten Auflösungsvermögen erfaßt werden kann. Für hohe Geschwindigkeiten sollte der Kern 5 daher aus einem Ferrit-Material bestehen, während für niedere Geschwindig keiten und entsprechend geringe Wechselfeldfrequenzen ein Eisenkern genügt. In jedem Fall ist die Materialstärke der verschiedenen Abschnitte des Kerns 5 so gewählt, daß der von der Erregerspule 6 erzeugte magnetische Fluß zwischen den nach oben weisenden Durchtrittsflächen 14, 15 des Kerns 5 im wesentlichen im Inneren des Kerns 5 verläuft, ohne diesen in die magnetische Sättigung zu treiben.The excitation coil 6 , shown only schematically in FIG. 1 and not shown in FIG. 2, is wound into the groove 12 of the core 5 in such a way that its central axis coincides with the central axis of the core. About two, not shown, in Fig. 1 leading down from the core 5 out connections, the excitation coil 6 is supplied with an alternating voltage, the frequency of which take place at the speed of the rotation between the two bodies to be monitored, so that these Rotational movement with the desired resolution can be detected. For high speeds, the core 5 should therefore consist of a ferrite material, while an iron core is sufficient for low speeds and correspondingly low alternating field frequencies. In any case, the material thickness of the various portions of the core 5 is selected so that the generated by the excitation coil 6 magnetic flux between the passes upwardly facing penetration surfaces 14, 15 of the core 5 is substantially in the interior of the core 5, without this magnetic in the To drive satiety.

Die innere Durchtrittsfläche 14 besitzt in der Draufsicht der Fig. 2 die Form eines Kreises mit einer von der zentralen Bohrung 10 gebildeten zentralen Öffnung 16, während die äußere Durchtrittsfläche 15 die Form eines die Nut 12 umschließenden Kreisringes aufweist.In the top view of FIG. 2, the inner passage surface 14 has the shape of a circle with a central opening 16 formed by the central bore 10 , while the outer passage surface 15 has the shape of a circular ring surrounding the groove 12 .

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die beide Durchtrittsflächen 14, 15 ebene Flächen, die überdies in einer gemeinsamen Ebene liegen. Alternativ hierzu könnten die Durchtrittsflächen auch als gekrümmte Flächen ausge bildet sein und/oder einander nicht fortsetzende Flächen im Raum aufspannen. In the present exemplary embodiment, the two passage surfaces 14 , 15 are flat surfaces which, moreover, lie in a common plane. As an alternative to this, the passage surfaces could also be formed as curved surfaces and / or span non-continuous surfaces in space.

Wesentlich ist lediglich, daß, wie dies auch bei dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Fall ist, der Kern 5 wenigstens zwei solche Durchtrittsflächen aufweist, durch die der von der Erregerspule 6 erzeugte magnetische Fluß in definierter Richtung hindurchtreten kann.It is only essential that, as is also the case in the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the core 5 has at least two such passage areas through which the magnetic flux generated by the excitation coil 6 can pass in a defined direction.

Wie man der Fig. 2 entnimmt, umschließt die dort schematisch wiedergegebene Meßspule 8 eine Durchflutungsfläche, die sich aus vier Flächenelementen 21 bis 24 zusammensetzt, die bei diesem Ausführungsbeispiel alle in der gleichen, durch die Oberseite der gedruckten Schaltungsplatine 7 definierten ebenen Fläche liegen und so angeordnet sind, daß sie von dem durch die Durchtrittsflächen 14, 15 des Kerns 5 hindurchtretenden magnetischen Fluß in etwa senk recht durchsetzt werden. Der Deutlichkeit halber sind diese Flächenelemente 21 bis 24 waagrecht schraffiert.As can be seen in FIG. 2, the measuring coil 8 shown there schematically encloses a flooding surface which is composed of four surface elements 21 to 24 , which in this exemplary embodiment are all in the same flat surface defined by the upper side of the printed circuit board 7 and so on are arranged so that they are penetrated by the magnetic flux passing through the passage surfaces 14 , 15 of the core 5 approximately perpendicular. For the sake of clarity, these surface elements 21 to 24 are hatched horizontally.

Die beiden sichelförmigen äußeren Flächenelemente 21, 22 befinden sich in der Draufsicht der Fig. 2 über der äußeren ringförmigen Durchtrittsfläche 15 und sind symmetrisch zu einem durch die Achse 2 verlaufenden Durchmesser so ange ordnet, daß sich ihre aufeinander zuweisenden Spitzen an diesem Durchmesser berühren bzw. nahezu berühren. Die beiden inneren Flächenelemente 23, 24 sind ebenfalls sichelförmig und sind über der inneren Durchtrittsfläche 14 zum gleichen Durchmesser symmetrisch angeordnet wie die beiden äußeren Flächenelemente 21, 22. Auch die Spitzen der inneneren Flächenelemente 23, 24 berühren sich an diesem Durchmesser vollständig bzw. nahezu. The two crescent-shaped outer surface elements 21 , 22 are in the plan view of FIG. 2 above the outer annular passage surface 15 and are arranged symmetrically to a diameter running through the axis 2 so that their mutually facing tips touch on this diameter or almost touch. The two inner surface elements 23 , 24 are also sickle-shaped and are arranged symmetrically above the inner passage surface 14 to the same diameter as the two outer surface elements 21 , 22 . The tips of the inner surface elements 23 , 24 also touch completely or almost at this diameter.

Neben diesen wiedergegebenen halbmond- oder sichelartigen Formen sind auch je nach Anwendungsfall und gewünschtem Ausgangssignal verschiedenste andere Formen denkbar. Auch können pro Durchtrittsfläche 14 bzw. 15 nur ein Flächen element oder aber auch mehr als zwei Flächenelemente vor gesehen werden. Wesentlich sind nur die beiden folgenden Punkte:In addition to these reproduced crescent or crescent-like shapes, various other shapes are also conceivable depending on the application and the desired output signal. Also, only one surface element or more than two surface elements can be seen in front of each passage surface 14 or 15 . Only the following two points are essential:

a) The area with which a surface element, for example the surface element 21 or 22 , the associated passage surface, for example the passage surface 15 , covers, must be smaller than this passage surface.
b) The size of the projection, which is formed in the direction of magnetic flux on a projection of a passage area 42, 43 of the yoke body 35 onto the associated surface element 21 to 24 of the measuring coil 8 must change as a function of the monitored movement.

Die Meßspule 8 ist in Fig. 2 nur schematisch wiedergegeben, wobei einander überschneidende Linien elektrisch miteinander nicht verbunden sind.The measuring coil 8 is only shown schematically in FIG. 2, with lines that intersect one another are not electrically connected to one another.

Verfolgt man den Verlauf der Wicklungen der Meßspule 8 be ginnend mit der ersten Anschlußleitung 25, so sieht man, daß sich hieran ein sichelförmiger, zur Drehachse 2 exzentrisch angeordneter erster Wicklungsteil 26 an schließt, der, wie dies die Pfeilspitzen andeuten, bei nach oben weisender Richtung des das Flächenelement 21 durch setzenden magnetischen Flusses von einem induzierten Strom entgegen dem Uhrzeigersinn durchflossen wird. Hierauf folgt ein zweiter Wicklungsabschnitt 28, der ebenfalls sichelförmig und exzentrisch zur Drehachse 2 so angeordnet ist, daß er bezüglich des oben erwähnten Durchmessers zum ersten Wickl lungsabschnitt 26 symmetrisch liegt.If you follow the course of the windings of the measuring coil 8 starting with the first connecting line 25 , you can see that this is followed by a crescent-shaped, eccentrically arranged to the axis of rotation 2 first winding part 26 which, as indicated by the arrowheads, points upwards Direction of the surface element 21 through which the induced magnetic flux flows through an induced current counterclockwise. This is followed by a second winding section 28 , which is also arranged in a crescent shape and eccentrically to the axis of rotation 2 such that it lies symmetrically with respect to the above-mentioned diameter to the first winding section 26 .

Dieser zweite Wicklungsabschnitt wird von dem gleichen in duzierten Strom durchflossen wie der erste Wicklungsab schnitt 26; bei der oben erwähnten Richtung des magnetischen Flusses fließt dieser Strom jedoch im Uhrzeigersinn, wie dies ebenfalls durch die Pfeilspitzen angedeutet ist. Der äußere, die beiden Flächenelemente 21 und 22 umschließende Teil der Meßspule 8 wird also von zwei Wicklungsabschnitten 26, 28 gebildet, die miteinander antiseriell verbunden sind.This second winding section is flowed through by the same in induced current as the first section 26 Wicklungsab; in the direction of the magnetic flux mentioned above, however, this current flows clockwise, as is also indicated by the arrowheads. The outer part of the measuring coil 8 enclosing the two surface elements 21 and 22 is thus formed by two winding sections 26 , 28 which are connected to one another in an antiserial manner.

Entsprechendes gilt auch für den inneren Teil der Meßspule 8, der einen dritten Wicklungsabschnitt 30 umfaßt, der eben falls sichelförmig ausgebildet und zur Drehachse 2 exzentrisch angeordnet ist. Dieser dritte Wicklungsabschnitt 30 steht über eine radial verlaufende Verbindungsleitung 31 mit dem oben erwähnten Ende des zweiten Wicklungsabschnittes 28 in Verbindung. Bei nach oben weisendem magnetischen Fluß wird dieser dritte Wicklungsabschnitt wieder von einem induzierten Strom entgegen dem Uhrzeigersinn durch flossen. Der dritte Wicklungsabschnitt geht in einen vierten Wicklungsabschnitt 33 über, der wieder sichel förmig ausgebildet und zur Drehachse 2 so exzen trisch angeordnet ist, daß er bezüglich des erwähnten Durchmessers zum dritten Wicklungsabschnitt 30 symmetrisch liegt. Dieser vierte Wicklungsabschnitt wird bei der oben angenommenen Richtung des magnetischen Flusses von einem induzierten Strom im Uhrzeigersinn durchflossen, der über die radial verlaufende zweite Anschlußleitung 35 abfließen kann. The same applies to the inner part of the measuring coil 8 , which comprises a third winding section 30 , which is just crescent-shaped and is arranged eccentrically to the axis of rotation 2 . This third winding section 30 is connected via a radially extending connecting line 31 to the above-mentioned end of the second winding section 28 . When the magnetic flux points upwards, this third winding section is again flowed counterclockwise by an induced current. The third winding section merges into a fourth winding section 33 , which is again crescent-shaped and is arranged so eccentrically to the axis of rotation 2 that it lies symmetrically with respect to the diameter mentioned to the third winding section 30 . In the direction of the magnetic flux assumed above, an induced current flows through this fourth winding section in a clockwise direction, which current can flow off via the radially extending second connecting line 35 .

Der äußere, die Flächenelemente 21, 22 umschließende Teil der Meßspule 8 und ihr innerer, die Flächenelemente 23, 24 umschließender Teil sind somit elektrisch in Reihe geschal tet und liegen beide in dem von der Erregerspule 6 erzeug ten Magnetfeld, so daß sich eine Verdoppelung des Ausgangssignals ergibt. Der Aufbau eines jeden dieser beiden Teile der Meßspule 8 aus zwei miteinander antiseriell verbundenen Wicklungsabschnitten 26 und 28 bzw. 30 und 33 hat zur Folge, daß nur solche magnetische Wechselfelder in der Meßspule 8 einen zum Ausgangssignal beitragenden Strom induzieren können, deren Flußdichte in der Ebene der Fig. 2 sich über kleine Abstände ändert, wie dies, wie weiter unten noch beschrieben wird, insbesondere für das für die vorzu nehmende Messung erzeugte Magnetfeld der Fall ist. Die Wir kung von großflächigen, in etwa homogenen, von außen kommenden Störfeldern hebt sich dagegen in den einander jeweils er gänzenden antiseriellen Wicklungsabschnitten zumindest weit gehend auf, so daß sie das Meßergebnis nicht oder nur in sehr geringem Maße beeinflussen.The outer, the surface elements 21 , 22 surrounding part of the measuring coil 8 and its inner, the surface elements 23 , 24 surrounding part are thus electrically switched in series and are both in the magnetic field generated by the excitation coil 6 th, so that a doubling of Output signal results. The construction of each of these two parts of the measuring coil 8 from two mutually antiserially connected winding sections 26 and 28 or 30 and 33 has the consequence that only such alternating magnetic fields in the measuring coil 8 can induce a current contributing to the output signal whose flux density in the plane of FIG. 2 changes over small distances, as shown, as will be described further below, is the case in particular for the generated vorzu for acquiring measurement magnetic field. The effect of large, approximately homogeneous, external interference fields, on the other hand, is at least largely canceled out in the complementary antiserial winding sections, so that they do not influence the measurement result or only to a very small extent.

Der eben beschriebenen Statoreinheit 3, die mit dem einen der beiden Körper, deren gegenseitige Drehbewegung über wacht werden soll, fest verbunden ist, steht ein magne tischer Rückschlußkörper 35 gegenüber, der ebenfalls aus einem ferromagnetischen Material besteht und im vorlie genden Ausführungsbeispiel die Form einer flachen Kreis scheibe aufweist, deren Durchmesser gleich dem Durchmes ser des Kerns 5 ist. Der Rückschlußkörper 35 besitzt eine zentrale Öffnung 36, mit deren Hilfe er koaxial zur Dreh achse 2 an dem anderen der beiden Körper so montiert wird, daß seine in Fig. 1 untere, auf den Kern 5 zuweisende Flach seite 38 von den ihr gegenüberliegenden Durchtrittsflächen 14, 15 des Kerns 5 einen so großen Abstand aufweist, daß zwischen ihr und diesen Durchtrittsflächen ein hoher magne tischer Widerstand vorhanden ist.The stator unit 3 just described, which is firmly connected to the one of the two bodies, the mutual rotational movement of which is to be monitored, is opposed to a magnetic yoke body 35 , which is also made of a ferromagnetic material and in the exemplary embodiment of the form of a flat Has circular disc, the diameter of which is equal to the diameter of the core 5 . The yoke body 35 has a central opening 36 , with the aid of which it is mounted coaxially to the axis of rotation 2 on the other of the two bodies so that its lower side facing the core 5 in FIG. 1 shows the flat side 38 of the passage surfaces 14 opposite it , 15 of the core 5 has such a large distance that there is a high magnetic resistance between it and these passage surfaces.

Weiterhin weist der magnetische Rückschlußkörper 35 zwei Vorsprünge 40, 41 auf, die in axialer Richtung von der der Flachseite 38 abstehen und zu dieser parallele Durch trittsflächen 42, 43 besitzen. Die axiale Höhe der Vor sprünge 40, 41 ist so gewählt, daß ihre Durchtrittsflächen 42, 43 im zusammengebauten Zustand des Drehgebers 1 von den ihnen gegenüberliegenden Durchtrittsflächen 15 bzw. 14 einen möglichst kleinen Abstand aufweisen. Dabei können sie von der Oberseite der Schaltungsplatine 7 entweder, wie in Fig. 1 gezeigt, einen geringen Abstand besitzen oder auf dieser Oberseite bzw. auf den Durchtrittsflächen 14, 15 des Kerns 5 schleifend aufliegen, wenn die Meßspule 8 in dieser versenkt angeordnet ist.Furthermore, the magnetic yoke body 35 has two projections 40 , 41 which protrude in the axial direction from that of the flat side 38 and have parallel through surfaces 42 , 43 . The axial height of the jumps 40 , 41 is chosen so that its passage surfaces 42 , 43 have the smallest possible distance from the passage surfaces 15 and 14 opposite them in the assembled state of the rotary encoder 1 . They can either have a small distance from the upper side of the circuit board 7 , as shown in FIG. 1, or they can rest on this upper side or on the passage surfaces 14 , 15 of the core 5 when the measuring coil 8 is sunk therein.

Wesentlich ist, daß zwischen den Durchtrittsflächen 14, 15 des Kerns 5 und der jeweils zugehörigen Durchtrittsfläche 43, 42 des Rückschlußkörpers 35 ein möglichst kleiner magnetischer Wider stand vorhanden ist, so daß praktisch der gesamte von der Erregerspule 6 im Kern 5 erzeugte magnetische Fluß im Be reich der einander gegenüberliegenden Durchtrittsflächen zwischen Kern und Rückschlußkörper 35 übertritt und auf diese Weise ringförmig geschlossen wird.It is essential that between the passage surfaces 14 , 15 of the core 5 and the respectively associated passage surface 43 , 42 of the short-circuit body 35 the smallest possible magnetic resistance was available, so that practically all of the magnetic flux generated in the core 5 by the excitation coil 6 in the loading rich of the opposing passage surfaces between the core and yoke body 35 passes and is closed in an annular manner.

Die Vorsprünge 40, 41 sind so positioniert, daß ihre Durch trittsflächen 42, 43 in jeder möglichen Winkelstellung, die der Rückschlußkörper 35 bezüglich des Kerns 5 ein nehmen kann, einem Teil der zugehörigen Durchtrittsfläche 15 bzw. 14 des Kerns 5 gegenüberliegen. The projections 40 , 41 are positioned so that their passage surfaces 42 , 43 in any possible angular position that the yoke body 35 can take with respect to the core 5 , a part of the associated passage surface 15 and 14 of the core 5 opposite.

Der zwischen Kern 5 und Rückschlußkörper 35 übertretende magnetische Gesamtfluß ist somit von der zu überwachenden Relativbewegung unabhängig, und die in die Erregerspule 6 eingespeiste Energie wird ständig in einen maximalen magne tischen Fluß umgesetzt.The total magnetic flux passing between the core 5 and the return body 35 is thus independent of the relative movement to be monitored, and the energy fed into the excitation coil 6 is continuously converted into a maximum magnetic flux.

Wie man insbesondere den Fig. 2 und 3 entnimmt, sind die Durchtrittsflächen 42, 43 der Vorsprünge 40, 41 des Rück schlußkörpers 35 jedoch wesentlich kleiner als die ihnen je weils gegenüberliegenden Durchtrittsflächen 15, 14 des Kerns 5. Somit bündeln die Durchtrittsflächen 42, 43 den zwischen ihnen und der zugehörigen Durchtrittsfläche 15, 14 über tretenden magnetischen Fluß auf eine Durchtrittszone, die in etwa die gleiche Form und Größe wie die entsprechende Durchtrittsfläche 42, 43 des Rückschlußkörpers 35 besitzt und sich bei dessen Verdrehung gegenüber dem Kern 5 über die zugehörige Durchtrittsfläche 15 bzw. 14 des Kerns 5 verschiebt. Da aber die Flächenelemente 21, 22, 23, 24 der Meßspule 8 bezüglich des Kerns 5 fest angeordnet sind, ver schieben sich die von den Durchtrittsflächen 42, 43 des Rück schlußkörpers 35 erzeugten Durchtrittszonen bezüglich dieser Flächenelemente 21 bis 24 und der Anteil des die Flächenele mente 21 bis 24 durchsetzenden magnetischen Flusses ändert sich in Abhängigkeit von der zu überwachenden Bewegung. In entsprechender Weise ändert sich der in der Meßspule indu zierte resultierende Strom, so daß ihr Ausgangssignal nach Demodulation, beispielsweise durch phasenrichtige Gleich richtung, sich in Abhängigkeit von der Relativbewegung der beiden Körper ändert und deren gegenseitige Momentan stellung beschreibt.As can be seen in particular in FIGS. 2 and 3, the passage surfaces 42, 43 of the projections 40, 41 of the return body 35 but substantially smaller than the them depending weils opposed passage surfaces 15, 14 of the core 5 are. Thus, the passage surfaces 42 , 43 bundle the magnetic flux passing between them and the associated passage surface 15 , 14 into a passage zone which has approximately the same shape and size as the corresponding passage surface 42 , 43 of the yoke body 35 and opposes each other when it is twisted the core 5 moves over the associated passage area 15 and 14 of the core. 5 But since the surface elements 21 , 22 , 23 , 24 of the measuring coil 8 are fixedly arranged with respect to the core 5 , the passage zones generated by the passage surfaces 42 , 43 of the return circuit body 35 slide relative to these surface elements 21 to 24 and the proportion of the surface element The magnetic flux passing through elements 21 to 24 changes depending on the movement to be monitored. In a corresponding manner, the resulting current induced in the measuring coil changes, so that its output signal after demodulation, for example by in-phase rectification, changes depending on the relative movement of the two bodies and describes their mutual instantaneous position.

Bei dem in den Fig. 1 bis 3 wiedergegebenen Ausführungs beispiel besitzt die Durchtrittsfläche 42 des radial äußeren Vorsprungs 40 die gleiche Form und Größe wie jedes der beiden Flächenelemente 21, 22 der Meßspule 8, die über der zuge hörigen äußeren Durchtrittsfläche 15 des Kerns 5 angeordnet sind. In entsprechender Weise besitzt die Durchtrittsfläche des radial inneren Vorsprunges 41 die gleiche Form und Größe wie die Flächenelemente 23, 24 der Meßspule 8, die über der zugehörigen inneren Durchtrittsfläche 14 des Kerns 5 ange ordnet sind.In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the passage surface 42 of the radially outer projection 40 has the same shape and size as each of the two surface elements 21 , 22 of the measuring coil 8 , which are arranged above the associated outer passage surface 15 of the core 5 are. In a corresponding manner, the passage surface of the radially inner projection 41 has the same shape and size as the surface elements 23 , 24 of the measuring coil 8 , which are arranged above the associated inner passage surface 14 of the core 5 .

Durch diese spezielle Formgebung und gegenseitige Abstimmung der Durchtrittsflächen 42, 43 einerseits und der Flächen elemente 21, 22 und 23, 24 andererseits werden folgende Effekte erzielt:This special shape and mutual coordination of the passage surfaces 42 , 43 on the one hand and the surface elements 21 , 22 and 23 , 24 on the other hand achieve the following effects:

1. There are two positions that the yoke body 35 can assume with respect to the stator unit 3 , in which the demodulated output signal of the measuring coil 8 becomes zero. Assuming that the stator unit 3 assumes the position shown in FIG. 2, these are the two positions rotated by 90 ° relative to the position of the yoke body 35 in FIG. 3, in which the outer crescent-shaped passage surface 42 is from 9:00 a.m. - Position extends from the 12:00 position to the 3:00 position or from the 9:00 position via the 6:00 position to the 3:00 position. In these two positions, the proportion of the magnetic flux passing between the core 5 and the yoke body 35 , which passes through the surface element 22 , is exactly the same as the proportion of this magnetic flux, which passes through the surface element 21 . However, these two surface elements, as the arrows in their borders indicate, have an opposite "winding sense". This means that the currents induced in them in the two positions just mentioned cancel each other out. The same also applies to the two inner flat elements 23 , 24 , so that the measuring signal zero appears at the output of the measuring coil 8 .
2. If the yoke body 35 rotates from one of the two positions just described so that the passage surface 42 is congruent over the surface element 21 (position of FIG. 3), an alternating current is only induced in this surface element and in the inner surface element 24 , while virtually no induction takes place in the surface elements 22 , 23 because of the high magnetic resistance present there. In the plane of Fig. 2, the surface elements 21 , 24 have opposite "winding sense", but they are also set by magnetic fluxes, the orientations of which are constantly opposed to each other. Thus, the currents induced in surface element 21 and 24 add up and the signal obtained after demodulation of the measuring coil output signal has an example positive maximum.

Wird der Rückschlußkörper 35 gegen die eben beschriebene Stellung um 180° gedreht, dann liegt die Durchtrittsfläche 42 deckungsgleich über dem Flächenelement 22 und die Durch trittsfläche 43 deckungsgleich über dem Flächenelement 23. Es gilt dann sinngemäß das gleiche wie für die eben be schriebene entgegengesetzte Stellung, nur daß jetzt das demodulierte Ausgangssignal der Meßspule 8 ein beispiels weise negatives Maximum aufweist. Die spezielle in den Fig. 2 und 3 gezeigte Formgebung der Flächenelemente 21 bis 24 einerseits und der Durchtrittsflächen 42 und 43 andererseits sorgt dabei dafür, daß der Verlauf des demo dulierten Ausgangssignals der Meßspule 8 zwischen diesen beiden Maxima bezüglich des Nullpunktes symmetrisch, im vorliegenden Fall sogar sinusförmig ist. If the yoke body 35 is rotated 180 ° against the position just described, then the passage surface 42 is congruent over the surface element 22 and the passage surface 43 is congruent with the surface element 23 . It then applies analogously to the same as for the opposite position just described, except that now the demodulated output signal of the measuring coil 8 has an example negative maximum. The special shape shown in FIGS. 2 and 3 of the surface elements 21 to 24 on the one hand and the passage surfaces 42 and 43 on the other hand ensures that the course of the demodulated output signal of the measuring coil 8 between these two maxima is symmetrical with respect to the zero point, in the present case is even sinusoidal.

Man hat hier also zwei Parameter zur Verfügung, nämlich Größe und Form der Flächenelemente 21 bis 24 einerseits und Größe und Form der Durchtrittsflächen 42, 43 des Rück schlußkörpers 35 andererseits, durch deren Veränderung Form und Verlauf des demodulierten Meßspulen-Ausgangssig nals innerhalb weiter Grenzen variiert und an den jeweili gen Anwendungsfall angepaßt werden kann.So here you have two parameters available, namely the size and shape of the surface elements 21 to 24 on the one hand and the size and shape of the passage surfaces 42 , 43 of the return circuit body 35 on the other hand, by changing the shape and course of the demodulated measuring coil output signal varies within wide limits and can be adapted to the respective application.

Bei der in den Fig. 2 und 3 wiedergegebenen Ausbildung der Flächenelemente 21 bis 24 und der Durchtrittsflächen 42, 43 durchläuft das demodulierte Ausgangssignal der Meßspule 8 volle 360° einer Sinuskurven-Phase, wenn sich der Rück schlußkörper 35 um 360° gegen die Statoreinheit 3 verdreht. Alternativ hierzu können die Flächenelemente der Meßspule 8 aber auch so ausgebildet werden, daß im äußeren Bereich nur das Flächenelement 22 und im inneren Bereich nur das Flächenelement 23 vorhanden sind, während die Flächenele mente 21 und 24 weggelassen werden. In diesem Fall ver läuft das demodulierte Ausgangssignal der Meßspule 8 zwi schen einem Nullwert, der in der in Fig. 3 wiedergegebenen Stellung des Rückschlußkörpers 35 erzeugt wird und einem Maximalwert hin und her, der in der dagegen um 180° ver drehten Stellung auftritt. In diesem Fall entspricht ein Phasendurchlauf von 180° des elektrischen Ausgangssignals einer mechanischen Verdrehung von 360°.In the embodiment of the surface elements 21 to 24 and the passage surfaces 42 , 43 shown in FIGS . 2 and 3, the demodulated output signal of the measuring coil 8 passes through a full 360 ° of a sinusoidal phase when the return circuit body 35 is 360 ° against the stator unit 3 twisted. Alternatively, the surface elements of the measuring coil 8 can also be designed such that only the surface element 22 is in the outer region and only the surface element 23 is present in the inner region, while the surface elements 21 and 24 are omitted. In this case, the demodulated output signal of the measuring coil 8 runs between a zero value which is generated in the position of the yoke body 35 shown in FIG. 3 and a maximum value which occurs in the position rotated by 180 °. In this case, a phase run of 180 ° of the electrical output signal corresponds to a mechanical rotation of 360 °.

Bei allen Kurvenformen des demodulierten Ausgangssignals, bei denen ein Maximum bzw. Minimum nicht nur erreicht son dern durchlaufen wird, tritt eine erste Mehrdeutigkeit auf, da eine Vielzahl von Amplitudenwerten mehrfach vorhanden ist und im Ruhezustand dem Ausgangssignal nicht entnommen werden kann, ob ein gerade gemessener Amplitudenwert "vor" oder "hinter" dem Maximum bzw. Minimum liegt. Zur Beseiti gung dieser ersten Unbestimmtheit kann eine zweite Meßspule vorgesehen werden, die so angeordnet ist, daß sie von den gleichen Durchtrittszonen wie die erste Meßspule jedoch mit einer Phasenverschiebung, die vorzugsweise 90° beträgt, über strichen wird.With all waveforms of the demodulated output signal, where a maximum or minimum not only reaches son which is run through, there is a first ambiguity, because there are multiple amplitude values and is not removed from the output signal in the idle state can be determined whether an amplitude value just measured "before" or "behind" the maximum or minimum. To the beseiti A second measuring coil can supply this first uncertainty be provided, which is arranged so that it is from the same passage zones as the first measuring coil but with a phase shift, which is preferably 90 °, over will be deleted.

Es können auch mehr als zwei außenliegende Flächenelemente und/oder mehr als zwei innenliegende Flächenelemente vorge sehen werden. Ordnet man beispielsweise im Bereich der äußeren Durchtrittsfläche 15 vier sichelförmige Flächen elemente an, die sich in Bewegungsrichtung, d. h. hier in Umfangsrichtung aneinander anschließend mit ihren Spitzen zumindest nahezu berühren, und deren "Wicklungs sinn" in entsprechender Weise wechselt, wie dies bei den Flächenelementen 21, 22 der Fig. 2 der Fall ist, und bildet man die Durchtrittsfläche 42 so aus, daß sie gleiche Größe und Form wie diese kleineren Flächenele mente besitzt, so erhält man für jeweils 180° Drehung des Rückschlußkörpers 35 bezüglich der Statoreinheit 3 ein volles, d. h. sich über eine Phase von 360° erstreckendes demoduliertes Ausgangssignal. Damit erzielt man zwar eine noch bessere Auflösung, doch erhält man eine zusätzliche Unbestimmtheit, da sich nicht mehr erkennen läßt, in welcher der durch jeweils zwei Flächenelemente definierten Kreis hälften sich die Durchtrittsfläche 42 gerade bewegt. Bei vielen Anwendungsfällen ist aber eine derartige Unbestinmt heit nicht störend. Außerdem kann sie z. B. dadurch besei tigt werden, daß man im Bereich der inneren Durchtrittsfläche 43 eine zweite Meßspule mit der vorher beschriebenen Form anordnet. Man erhält dann zwei demodulierte Ausgangssignale, von denen das eine zur Bestimmung des absoluten Winkels, um den der Rückschlußkörper 35 gegen die Statoreinheit 3 bezüglich einer vorgegebenen Null-Lage verdreht ist, und das andere für die gewünschte Feinauflösung verwendet werden kann. It can also be seen more than two external surface elements and / or more than two internal surface elements. If, for example, four crescent-shaped surface elements are arranged in the area of the outer passage surface 15 , which in the direction of movement, ie here in the circumferential direction adjoin one another at least almost with their tips, and whose “winding sense” changes in a corresponding manner, as is the case with the surface elements 21 , 22 of FIG. 2 is the case, and one forms the passage surface 42 in such a way that it has the same size and shape as these smaller surface elements, so that for each 180 ° rotation of the yoke body 35 with respect to the stator unit 3, a full, ie a demodulated output signal extending over a phase of 360 °. Although this results in an even better resolution, an additional indeterminacy is obtained, since it can no longer be seen in which of the circles defined by two surface elements, the passage surface 42 is currently moving. In many applications such an uninhibited unit is not disturbing. In addition, it can e.g. B. beei taken in that a second measuring coil with the shape described above is arranged in the area of the inner passage surface 43 . Two demodulated output signals are then obtained, one of which can be used to determine the absolute angle through which the yoke body 35 is rotated relative to the stator unit 3 with respect to a predetermined zero position, and the other can be used for the desired fine resolution.

Weist die Meßspule 8 im Bereich einer Durchtrittsfläche des Kerns mehr als ein Flächenelement auf, wie dies in Fig. 2 der Fall ist, so müssen diese beiden Flächenelemente anders als dies in Fig. 2 dargestellt ist, nicht notwendi gerweise dieselbe Form und/oder Größe besitzen. Auch kann nur im Bereich einer Durchtrittsfläche, beispielsweise der Durchtrittsfläche 15 des Kerns 5 ein oder mehrere Flächen elemente vorgesehen sein, während im Bereich der zweiten Durchtrittsfläche keine solchen Flächenelemente vorhanden sind. Weiterhin ist es möglich, im Bereich der beiden ver schiedenen Durchtrittsflächen jeweils eine unterschiedliche Anzahl von Flächenelementen und/oder Flächenelemente mit unterschiedlichen Formen und/oder Großen vorzusehen. Es er geben sich hiermit sehr vielfältige Gestaltungsmöglichkei ten für das demodulierte Ausgangssignal der Meßspule 8.If the measuring coil 8 has more than one surface element in the area of a passage surface of the core, as is the case in FIG. 2, these two surface elements do not necessarily have to have the same shape and / or size, as is shown in FIG. 2 have. Also, one or more surface elements can be provided only in the area of a passage area, for example the passage area 15 of the core 5 , while no such area elements are present in the area of the second passage area. Furthermore, it is possible to provide a different number of surface elements and / or surface elements with different shapes and / or sizes in the area of the two different passage areas. There are hereby very diverse design options for the demodulated output signal of the measuring coil 8 .

In den Fig. 4 bis 7 ist ein als Lineargeber ausgestalteter induktiver Stellungsgeber gemäß der Erfindung dargestellt.In Figs. 4 to 7, a linear encoder configured as a inductive position transducer is illustrated in accordance with the invention.

Auch hier ist eine Statoreinheit 3 vorhanden, die einen Kern 5, eine Erregerspule 6, (die in Fig. 5 symbolisch nur durch eine einzige Wicklungsschleife angedeutet ist) und eine die Meßspule 8 tragende Schaltungsplatine 7 um faßt. Der Kern 5 besitzt hier die Form eines Quaders, von dessen in den Fig. 4 und 5 oben liegender Seite her eine in Längsrichtung verlaufende Nut 12 eingeschnitten ist, die dazu dient, einen Teil der Erregerspule 6 aufzunehmen. Durch diese Nut 12 erhält der Kern 5 im Querschnitt der Fig. 4 eine U-Form, wobei die Erregerspule 6 den die beiden U- Schenkel miteinander verbindenden Steg umschließt und in diesem einen magnetischen Fluß induziert, der vom Kern 5 so umgelenkt wird, daß er durch die in den Fig. 4 und 5 nach oben weisenden Stirnflächen der U-Schenkel, die hier die Durchtrittsflächen 14, 15 bilden, hindurchtritt. Diese beiden Durchtrittsflächen 14, 15 werden durch die Nut 12 vonein ander getrennt. Über ihnen ist die gedruckte Schaltungs platine 7 montiert, die beispielsweise auf ihrer Ober seite die in Fig. 7 gezeigte Meßspule 8 trägt. Die Durch flutungsfläche dieser Meßspule umfaßt wieder zwei Flächen elemente 21, 22 die über der Durchtrittsfläche 14 angeord net sind und zwei Flächenelemente 23, 24, die über der Durchtrittsfläche 15 liegen. Diese Flächenelemente 21 bis 24 werden ebenso, wie dies bei dem Drehgeber beschrieben wurde, von Wicklungsabschnitten der Meßspule umschlossen, die miteinander antiseriell verbunden sind, so daß nur auf kleine Flächenbereiche konzentrierte Magnetfelder zum Meßspulen-Ausgangssignal beitragen, während großflächige Störfelder ohne Einfluß bleiben. Wie beim Ausführungsbei spiel der Fig. 1 bis 3 sind auch hier die beiden Teile der Meßspule 8, die im Bereich der voneinander getrennten Durchtrittsflächen 14, 15 liegen, so miteinander elektrisch verbunden, daß sich die Ströme, die in ihnen durch den durch sie hindurchtretenden Anteil des von der Erreger spule 6 erzeugten Magnetflusses induziert werden, addieren, so daß sich eine maximale Signalausbeute ergibt. Wie man der Fig. 7 entnimmt, ist weiterhin eine Referenzspule 44 vorgesehen, die der Deutlichkeit halber so gezeichnet ist, als ob sie über die Grenzen der Schaltungsplatine 7 hinaus reichen würde. Tatsächlich kann sie aber auf der Schaltungs platine 7, beispielsweise auf deren Unterseite, angebracht werden. Wesentlich ist, daß Größe und Form dieser Referenz spule 44 so gewählt sind, daß der sie durchsetzende An teil des von der Erregerspule 6 im Kern 5 induzierten mag netischen Flusses von der relativen Lage der beiden zu überwachenden Körper unabhängig ist, so daß Änderungen des Ausgangssignals der Referenzspule 44 zur Kompensation von Schwankungs- und Drifterscheinungen beispielsweise in der Amplitude des Erregersignals, des Kopplungsfaktors usw. verwendet werden können.Here too, a stator unit 3 is present comprising a core 5, an excitation coil 6 (which is indicated symbolically in Fig. 5 only by a single winding loop) and a sensing coil 8 supporting circuit board 7 summarizes order. The core 5 here has the shape of a cuboid, from the side of which, in the upper part in FIGS. 4 and 5, a longitudinal groove 12 is cut, which serves to receive part of the excitation coil 6 . This groove 12 gives the core 5 a U-shape in the cross section of FIG. 4, the excitation coil 6 enclosing the web connecting the two U-legs to one another and inducing a magnetic flux in this, which is deflected by the core 5 in such a way that it passes through the upward-facing end faces of the U-legs in FIGS. 4 and 5, which here form the passage surfaces 14 , 15 . These two passage surfaces 14 , 15 are separated from one another by the groove 12 . Above them, the printed circuit board 7 is mounted, for example on its upper side carries the measuring coil 8 shown in Fig. 7. The flooding area of this measuring coil again comprises two surface elements 21 , 22 which are arranged above the passage surface 14 and two surface elements 23 , 24 which lie above the passage surface 15 . These surface elements 21 to 24 are, as has been described in the rotary encoder, enclosed by winding sections of the measuring coil which are connected to one another in an antiserial manner, so that only magnetic fields concentrated on small surface areas contribute to the measuring coil output signal, while large interference fields remain unaffected. As with the Ausführungsbei 1 game of FIG. To 3 are also the two parts of the measuring coil 8, which, as electrically connected together in the region of the separate passage areas 14, are 15, that the currents passing in them through the through it Share of the magnetic flux generated by the excitation coil 6 are induced, add, so that there is a maximum signal yield. As can be seen from FIG. 7, a reference coil 44 is also provided, which for the sake of clarity is drawn as if it would extend beyond the limits of the circuit board 7 . In fact, it can be mounted on the circuit board 7 , for example on the underside. It is important that the size and shape of this reference coil 44 are selected so that the part which penetrates them is induced by the excitation coil 6 in the core 5 , the magnetic flux of the relative position of the two bodies to be monitored, so that changes in the output signal of the reference coil 44 can be used to compensate for fluctuations and drift phenomena, for example in the amplitude of the excitation signal, the coupling factor, etc.

Der Rückschlußkörper 35 ist hier in Form eines langge streckten flachen Lineals ausgebildet, das sich in Richtung des Doppelpfeils 47 (Fig. 5 und 6) gegen die Statorein heit 3 hin- und herverschiebt, wenn sich die beiden Körper, deren Relativbewegung überwacht werden soll, gegeneinander bewegen.The yoke body 35 is here in the form of a elongated flat ruler, which moves in the direction of the double arrow 47 ( FIGS. 5 and 6) back and forth against the stator unit 3 when the two bodies whose relative movement is to be monitored move against each other.

Die der Statoreinheit 3 gegenüberliegende Flachseite 38 des Rückschlußkörpers 35 besitzt auch hier wieder einen so großen Abstand von der von den Durchtrittsflächen 14, 15 gebildeten Oberseite des Kerns 5, daß hier ein sehr großer magnetischer Widerstand vorhanden ist. Damit der Rückschluß körper 35 tatsächlich zum kreisförmigen Schließen des von der Erregerspule 6 im Kern 5 induzierten magnetischen Flus ses dienen kann, besitzt er an seiner Flachseite 35 zwei Reihen von Vosprüngen 40, 41, die sich im zusammengebau ten Zustand des Lineargebers von der Flachseite 38 so weit zum Kern 5 hin erstrecken, daß ihre flachen Unter seiten, die die Durchtrittsflächen 42, 43 bilden, mög lichst nah an die Durchtrittsfächen 15 bzw. 14 des Kerns 5 heranreichen, so daß sich zwischen den letztgenannten Durch trittsflächen und der ihnen jeweils gegenüberliegenden Durch trittsfläche 40 bzw. 41 des Rückschlußkörpers 35 ein mög lichst geringer magnetischer Widerstand ergibt.The flat side 38 of the yoke body 35 opposite the stator unit 3 is again so far away from the upper side of the core 5 formed by the passage surfaces 14 , 15 that a very large magnetic resistance is present here. So that the inference body 35 can actually serve for the circular closing of the magnetic flux induced by the excitation coil 6 in the core 5 , it has on its flat side 35 two rows of projections 40 , 41 , which are in the assembled state of the linear encoder from the flat side 38 extend so far to the core 5 that their flat bottom sides, which form the passage surfaces 42 , 43 , as close as possible to the passage surfaces 15 and 14 of the core 5 , so that between the latter through surfaces and the opposite of them Through tread surface 40 or 41 of the yoke body 35 results in the lowest possible magnetic resistance.

Wie man insbesondere der Fig. 6 entnimmt, sind die Vor sprünge 40 bzw. 41 in zwei parallel zu den Längskanten des Rückschlußkörpers 35 verlaufenden Reihen gegeneinander ver setzt mit solchen Abständen angeordnet, daß in jeder Relativ stellung, die der Rückschlußkörper 35 bezüglich der Stator einheit 3 einnehmen kann, immer wenigstens eine der Durch trittsflächen 42 und eine der Durchtrittsflächen 43 des Rückschlußkörpers 35 der Durchtrittsfläche 15 bzw. der Durch trittsfläche 14 des Kerns gegenüberliegt. Diese versetzte Anordnung hat den Vorteil, daß die Verbindungsleitungen, die die beiden in Fig. 7 unteren Wicklungsabschnitte 26, 28 mit den beiden oberen Wicklungsabschnitten 30, 33 der Meßspule 8 verbinden, kreuzungsfrei verlaufen, so daß diese Anordnung vorzuziehen ist, wenn die Meßspule 8 als gedruckte Schaltung ausgebildet wird. Auch hier besitzen die Durchtrittsflächen 42, 43 die gleiche Größe und Form wie die Flächenelemente 21 bis 24 der Meßspule 8. Dies muß aber nicht so sein und es gilt in entsprechender Weise, was in dieser Hinsicht im Zusammenhang mit dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel gesagt wurde. In Richtung des Doppelpfeils 47 sind die Abstände der Vorsprünge 40 voneinander und der Vorsprünge 41 voneinander ge rade so groß wie ihre Länge in dieser Richtung. Damit ergibt sich für das demodulierte Ausgangssignal der Meßspule 8 ein periodischer Verlauf, der wegen der in den Fig. 6 und 7 gezeig ten Formgebung wieder sinusförmig ist. Sind die Längen und Ab stände der Vorsprünge 40 in Verschiebungsrichtung gleich den entsprechenden Längen und Abständen der Vorsprünge 41, wie dies bei dem in den Fig. 4 bis 7 dargestellten Aus führungsbeispiel der Fall ist, so weist das demodulierte Ausgangssignal der Meßspule 8 neben der bereits oben geschilderten ersten Unbestimmtheit (gleiche Amplituden "vor" und "hinter" einem Maximum bzw. Minimum) eine Mehrdeutigkeit dergestalt auf, daß ihm nicht entnommen werden kann, welche der Vorsprünge 40, 41 gerade das betreffende Meßsignal er zeugen. Diese Mehrdeutigkeit kann beispielsweise dadurch beseitigt werden, daß die Längen und Abstände in Verschiebungs richtung in der einen Vorsprungsgruppe von denen in der anderen Vorsprungsgruppe in Art eines Nonius unterschiedlich gewählt und die beiden Vorsprungsgruppen mit zwei getrennten Meß spulen abgetastet werden. Aus der Phasenverschiebung der bei den demodulierten Ausgangssignale läßt sich dann die absolute Stellung ermitteln. Eine Möglichkeit zur Beseitigung der erst genannten Unbestimmtheit besteht hier darin, für jede Vorsprungs gruppe eine weitere getrennte Meßspule vorzusehen, die gegen die andere Meßspule so versetzt ist, daß sie ein phasenverscho benes demoduliertes Ausgangssignal liefert.As can be seen in particular from FIG. 6, the pre cracks 40 and 41 in two parallel to the longitudinal edges of the yoke body 35 extending rows are mutually ver arranged interspersed with such intervals that the return body 35 with respect to the stator position in each relative, unit 3 can take, always at least one of the passage surfaces 42 and one of the passage surfaces 43 of the yoke body 35 of the passage surface 15 and the passage surface 14 of the core opposite. This offset arrangement has the advantage that the connecting lines which connect the two lower winding sections 26 , 28 in FIG. 7 to the two upper winding sections 30 , 33 of the measuring coil 8 run without crossings, so that this arrangement is preferable if the measuring coil 8 is designed as a printed circuit. Here, too, the passage surfaces 42 , 43 have the same size and shape as the surface elements 21 to 24 of the measuring coil 8 . This does not have to be the case, however, and what has been said in this regard in connection with the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 to 3 applies accordingly. In the direction of the double arrow 47 , the distances between the projections 40 from one another and the projections 41 from one another are just as large as their length in this direction. This results in a periodic profile for the demodulated output signal of the measuring coil 8 , which is again sinusoidal because of the shape shown in FIGS . 6 and 7. If the lengths and distances of the projections 40 in the direction of displacement are the same as the corresponding lengths and distances of the projections 41 , as is the case with the exemplary embodiment shown in FIGS . 4 to 7, the demodulated output signal of the measuring coil 8 is already next to that above described first ambiguity (same amplitudes "before" and "behind" a maximum or minimum) an ambiguity such that it can not be deduced which of the projections 40 , 41 just produce the measurement signal in question. This ambiguity can be eliminated, for example, in that the lengths and distances in the direction of displacement in one projection group are different from those in the other projection group in the manner of a vernier and the two projection groups are scanned with two separate measuring coils. The absolute position can then be determined from the phase shift of the demodulated output signals. One way of eliminating the vagueness mentioned here is to provide a separate measuring coil for each projection group, which is offset from the other measuring coil so that it delivers a phase-shifted demodulated output signal.

Umgekehrt kann auch nur eine Gruppe von Vorsprüngen mit vier in Bewegungsrichtung hintereinander angeordneten, voneinander getrennten Meßspulen abgetastet werden, von denen jeweils zwei eine Meßspulengruppe bilden. Die beiden Meßspulen einer Gruppe dienen wieder zur Überwindung der geschilderten ersten Unbe stimmtheit. Die beiden Meßspulengruppen werden dazu verwendet, zu jedem Zeitpunkt den Abstand zwischen zwei Vorsprüngen der Vorsprungsgruppe zu messen. Werden diese Abstände von Vorsprung zu Vorsprung unterschiedlich gewählt, erhält man hieraus eine Information über die absolute Stellung.Conversely, only one group of protrusions with four arranged one behind the other in the direction of movement separate measuring coils are scanned, two of which are each form a measuring coil group. The two measuring coils in a group serve again to overcome the described first inconvenience truthfulness. The two groups of measuring coils are used to the distance between two protrusions at any time To measure lead group. These distances are ahead chosen differently to get ahead, you get one Information about the absolute position.

Um zu vermeiden, daß Rand- bzw. Inhomogenitätseffekte des mag netischen Flusses das Meßsignal beeinflussen, kann der Kern 5 in den Fig. 5 und 7 in beiden Richtungen des Bewegungspfeiles 47 jeweils um die Länge eines Flächenelementes 21 bis 24 ver längert werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, diese Effekte durch eine entsprechende Ausbildung der Form der Flächenelemente 21 bis 24 bzw. der Durchtrittsflächen 42, 43 der Vorsprünge 40, 41 zu kompensieren.In order to avoid edge or inhomogeneity effects of the magnetic flux influencing the measurement signal, the core 5 in FIGS . 5 and 7 can be lengthened in both directions of the movement arrow 47 by the length of a surface element 21 to 24 ver. Another possibility is to compensate for these effects by appropriately designing the shape of the surface elements 21 to 24 or the passage surfaces 42 , 43 of the projections 40 , 41 .

Bei dem in Fig. 8 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel, das beispielsweise als Drehgeber für ein Kfz-Antiblockiersystem verwendet werden kann, hat der Kern 5, auf den wieder die Erregerspule 6 aufgewickelt ist, einen C-förmigen Quer schnitt, so daß seine Durchflutungsflächen 14, 15 einander in Blickrichtung des durch sie hindurchtretenden magnetischen Flusses deckungsgleich gegenüberliegen. Der Abstand zwischen den beiden Durchtrittsflächen 14, 15 ist dabei so groß ge wählt, daß zwischen ihnen ein erheblicher magnetischer Wider stand vorhanden ist. Auf jeder der beiden Durchtrittsflächen 14, 15 ist eine Schaltungsplatine 7 bzw. 7a so angeordnet, daß die Durchflutungsfläche einer auf ihr angebrachten, in Fig. 8 nicht dargestellten Meßspule von dem durch die je weils zugehörige Durchtrittsfäche 14 bzw. 15 hindurchtre tenden magnetischen Fluß durchsetzt werden.In the embodiment shown in Fig. 8, which can be used for example as a rotary encoder for a motor vehicle anti-lock braking system, the core 5 , on which the excitation coil 6 is wound again, has a C-shaped cross section, so that its flow surfaces 14 , 15th are congruent with each other in the direction of view of the magnetic flux passing through them. The distance between the two passage surfaces 14 , 15 is selected so large that there was a considerable magnetic resistance between them. On each of the two passage surfaces 14 , 15 , a circuit board 7 or 7 a is arranged so that the flow area of a measuring coil attached to it, not shown in FIG. 8, of the magnetic flux passing through the respective passage surfaces 14 and 15 , respectively be enforced.

Als Rückschlußkörper 35 dient hier ein Zackenrad, bei dem nur die Zacken ferromagnetisch sein müssen, und das auf der Welle 48 eines Kfz-Rades so montiert ist, daß es sich gemeinsam mit diesem in Richtung des Doppelpfeiles R um die Achse 2 drehen kann, während die aus Kern 5, Erregerspule 6 und Schaltungsplatinen 7, 7a bestehende Statoreinheit fest stehend mit der Kfz-Karosserie verbunden ist. Über seinen gesamten Umfang gleichmäßig verteilt besitzt das Zackenrad in radialer Richtung zinnenförmig vorspringende Zacken 49, von denen in Fig. 8 der Einfachheit halber nur einige wie dergegeben sind.A toothed wheel, in which only the teeth need to be ferromagnetic, is used as the yoke body 35 and is mounted on the shaft 48 of a motor vehicle wheel such that it can rotate together with the latter in the direction of the double arrow R around the axis 2 , while which is from the core 5, the excitation coil 6 and circuit board 7, 7a existing stator fixedly connected to the vehicle body. Evenly distributed over its entire circumference, the toothed wheel has crenellated projections 49 in the radial direction, of which only a few are shown in FIG. 8 for the sake of simplicity.

In axialer Richtung ist die Breite der Zacken 49 gerade so gewählt, daß sie sich zwischen den Schaltungsplatinen 7, 7a frei hindurchbewegen können und dabei mit den hinter die sen Schaltungsplatinen liegenden Durchtrittsflächen 14, 15 des Kerns 5 möglichst enge Luftspalte bilden. Die in axialer Richtung weisenden Seitenflächen der Zacken 49 bilden hier die Durchtrittsflächen des Rückschlußkörpers 35, von denen in Fig. 8 nur die vorderen Durchtrittsflächen 42 sichtbar sind. Auch hier sind die Durchtrittsflächen des Rückschluß körpers kleiner als die Durchtrittsflächen 14, 15 des Kerns, so daß sie dann, wenn sie sich zwischen diesen aufgrund einer Drehung des Rades hindurchbewegen, den Hauptteil des zwischen den Durchtrittsflächen 14, 15 übertretenden magnetischen Flusses auf Durchtrittszonen bündeln, die ebenfalls kleiner als die Durchtrittsflächen 14, 15 des Kerns 5 sind und sich aufgrund der Drehung des Zackenrades 35 in Umfangsrichtung über die Flächenelemente der Meßspule bzw. Meßspulen ver schieben, so daß der diese Flächenelemente durchsetzende magnetische Fluß sich in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Zackenrades ändert.In the axial direction, the width of the prongs 49 is chosen so that they can move freely between the circuit boards 7 , 7 a and thereby form the smallest possible air gaps with the passage surfaces 14 , 15 of the core 5 lying behind the circuit boards. The side surfaces of the teeth 49 pointing in the axial direction here form the passage surfaces of the yoke body 35 , of which only the front passage surfaces 42 are visible in FIG. 8. Here, too, the passage surfaces of the yoke body are smaller than the passage surfaces 14 , 15 of the core, so that when they move between them due to a rotation of the wheel, they bundle the main part of the magnetic flux passing between the passage surfaces 14 , 15 into passage zones , which are also smaller than the passage surfaces 14 , 15 of the core 5 and slide ver due to the rotation of the toothed wheel 35 in the circumferential direction over the surface elements of the measuring coil or measuring coils, so that the magnetic flux penetrating these surface elements is a function of the angular position of the Jagged wheel changes.

Die Meßspule kann entweder so ausgebildet sein, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist, wobei allerdings die die beiden Meß spulenteile verbindenden geradlinigen Leiter hier nicht auf einer gedruckten Schaltungsplatine untergebracht werden kön nen, sondern die beiden Platinen 7, 7a miteinander verbinden müssen. Außerdem werden die von den beiden Teilen der Meßspule umschlossenen Flächenelemente hier vorzugsweise so ausgebildet, daß sie form- und größenmäßig gleich den rechteckigen Durch trittsflächen der Zacken 49 sind.The measuring coil can either be designed as shown in FIG. 7, although the straight conductor connecting the two measuring coil parts cannot be accommodated here on a printed circuit board, but the two boards 7 , 7 a have to be connected to one another. In addition, the surface elements enclosed by the two parts of the measuring coil are preferably designed here in such a way that they have the same shape and size as the rectangular tread surfaces of the prongs 49 .

Ein solcher Sensor für ein Kfz-Antiblockiersystem bietet ge genüber den herkömmlichen, mit Hall-Sonden arbeitenden Systemen folgende Vorteile: Letztere arbeiten praktisch mit einer rein digitalen Auswertung, d. h. es wird lediglich erkannt, ob sich gerade ein Zacken am Hall-Sensor vorbei bewegt oder nicht. Wegen der großen Drifterscheinungen, die diese bekannten Systeme bei dem in Frage kommenden Tempe ratur-Arbeitsbereich von beispielsweise -35°C bis +85°C auf weisen, ist eine darüber hinausgehende analoge Auflösung mit einem kostenmäßig vertretbaren Aufwand nicht durchführbar. Such a sensor for a motor vehicle anti-lock braking system offers ge compared to the conventional ones that work with Hall probes Systems have the following advantages: The latter work practically with a purely digital evaluation, d. H. it will only recognized whether there is a spike past the Hall sensor moved or not. Because of the big drift phenomena, the known systems at the tempe in question working range from -35 ° C to + 85 ° C point, is a further analog resolution with not cost-feasible.

Demgegenüber ist beim erfindungsgemäßen System neben einer für hohe Geschwindigkeiten vorzuziehenden digitalen Auflö sung auch eine analoge Interpolation möglich, die es er laubt, auch bei sehr niederen Radgeschwindigkeiten bis hin zum Rad-Stillstand sehr genaue Drehgeschwindigkeits- und/oder Positions-Messungen vorzunehmen. Die beim Stand der Technik vorhandene Begrenzung des Auflösevermögens durch die Breite der Hall-Sonde und der Zacken bzw. Zackenabstände ist hier nicht gegeben, da der die Flächenelemente der Meßspule durch setzende magnetische Fluß sich auch bei sehr kleinen Winkel bewegungen eines zwischen den Durchtrittsflächen 14, 15 des Kerns 5 befindlichen Zackens 49 ändert.In contrast, in the system according to the invention, in addition to a digital resolution which is preferable for high speeds, an analog interpolation is also possible, which allows it to carry out very precise rotational speed and / or position measurements even at very low wheel speeds up to wheel standstill. The limitation of the resolving power in the prior art due to the width of the Hall probe and the jags or jagged distances is not given here, since the surface elements of the measuring coil by magnetic flux settling even with very small angular movements of one between the passage surfaces 14 , 15 of the core 5 located peaks 49 changes.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei einem erfindungs gemäßen System an den vier Rädern jeweils nur passive Bauele mente, nämlich die Kerne, die Erregerspulen und die die Meß spulen tragenden Schaltungsplatinen angebracht werden müssen, die gegenuber Hall-Sonden eine wesentlich höhere Zuverlässig keit und damit längere Lebensdauer besitzen. Da das gesamte Antiblockiersystem ausfällt, wenn einer der Sensoren defekt ist, bedeutet dies einen erheblichen Sicherheits-Vorteil. Die zentrale Auswerteeinheit, die für alle vorhandenen Sen soren nur einmal vorhanden sein muß, kann demgegenüber mit einer die Zuverlässigkeit erhöhenden Redundanz ausgelegt werden.Another advantage is that in a fiction system according to the four wheels, only passive components elements, namely the cores, the excitation coils and the measuring coil-bearing circuit boards must be attached compared to Hall probes a much higher reliability and therefore have a longer lifespan. Because the whole Anti-lock braking system fails if one of the sensors is defective is a significant security benefit. The central evaluation unit that is used for all existing sen sensors must only be present once, in contrast, with a redundancy that increases reliability will.

Bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen können die Windungen der Meßspule bzw. Meßspulen auch in den Durch trittsflächen des Kerns 5 versenkt angeordnet werden. Damit entfallen die Schaltungsplatinen 7 bzw. 7a, und die Luft spalte zwischen den Durchtrittsflächen des Kerns und denen des Rückschlußkörpers können auf minimale Größe gebracht werden. In all the exemplary embodiments described, the windings of the measuring coil or measuring coils can also be arranged sunk in the through surfaces of the core 5 . This eliminates the circuit boards 7 and 7 a, and the air gap between the passage surfaces of the core and those of the yoke body can be brought to a minimum size.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen auch Ausführungs formen bei denen mehrere Erregerspulen vorgesehen sind, die alle mit dem als Stator zu betrachtenden Körper verbunden sind. Diese Erregerspulen können mit ein und demselben oder mit voneinander verschiedenen Wechselstromsignalen gespeist werden. Sie können auf den Kern gewickelt oder als gedruckte Schaltungen ausgebildet werden.Execution is also within the scope of the present invention shapes in which several excitation coils are provided, the all connected to the body to be considered as a stator are. These excitation coils can be the same or the same fed with different AC signals will. They can be wound on the core or as printed Circuits are formed.

Claims

1. Inductive position transmitter for monitoring the position that one of two bodies that can be moved relative to one another with respect to the other

at least one excitation coil which is supplied with alternating current in order to generate a magnetic flux,
- At least one in the magnetic field of the excitation coil arranged core made of ferromagnetic material which has at least two passage surfaces through which the magnetic flux that the excitation coil generates in it passes through, and
- At least one measuring coil which encloses a Durchflutungsflä surface with at least one surface element which is penetrated by a magnetic flux which changes depending on the current position of one of the two bodies with respect to the other, so that the measuring coil due to an induced in it Current provides an electrical output signal that represents the position of one of the two bodies with respect to the other, characterized in that
that the at least one excitation coil ( 6 ), the at least one core ( 5 ) and the at least one measuring coil ( 8 ) are connected to the same of the two bodies,
that a yoke body ( 35 ) made of ferromagnetic material is provided, which has at least two passage surfaces ( 42 , 43 ), each of which is opposite a passage surface ( 14 , 15 ) of the core ( 5 ), so that the excitation coil ( 6 ) generated magnetic flux is closed in a ring shape,
that the yoke body ( 35 ) is separated from the core ( 5 ) and that it moves due to the relative movement of the two bodies against the core ( 5 ),
that the at least one surface element ( 21 , 22 , 23 , 24 ) of the flow area of the at least one measuring coil ( 8 ) in the region of mutually opposite passage surfaces ( 14 , 43 ; 15 , 42 ) of the core ( 5 ) and the yoke body ( 35 ) is arranged,
that this passage surface ( 42 ; 43 ) of the yoke body ( 35 ) is designed such that it bundles the magnetic flux passing between it and the opposite passage surface ( 14 ; 15 ) of the core ( 5 ) into a passage zone which is smaller than the passage area ( 14 ; 15 ) of the core ( 5 ), and
that the at least one surface element ( 21 , 22 , 23 , 24 ) of the flow area is designed so that the part of the magnetic flux passing through the passage zone, which passes through the surface element ( 21 , 22 , 23 , 24 ), depending on the by the relative movement of the two bodies caused Ver shift of the passage zone over the passage surface ( 14 ; 15 ) of the core ( 5 ) changed.

2. Inductive position transmitter according to claim 1, characterized in that the coil ( 6 ) generated by the exciter, the core ( 5 ) and the yoke body ( 35 ) penetrating total magnetic flux is independent of the position of one of the two bodies with respect to the other .

3. Position transmitter according to claim 1 or 2, characterized characterized that several measuring coils are provided, all with the same of the two Connected and in the direction of the relative movement of the body Ver coils against the yoke body against each other sets are arranged.

4. Position transmitter according to one of claims 1 to 3, there characterized by that several Excitation coils are provided, all with the same of the two bodies are connected.

5. Position transmitter according to claim 4, characterized shows that the excitation coils with each other be fed with different AC signals.

6. Position transmitter according to one of claims 1 to 5, characterized in that the least least one measuring coil ( 8 ) is formed as a printed circuit.

7. Position transmitter according to one of claims 1 to 6, characterized in that the least least an excitation coil ( 6 ) is designed as a printed circuit.

8. Position transmitter according to one of the preceding claims, characterized in that the mutually facing passage surfaces ( 14 ; 43 ; 15 , 42 ) of the core ( 5 ) and the yoke body ( 35 ) and the flow-through area by the at least one measuring coil ( 8 ) is enclosed, are flat surfaces.

9. Position transmitter according to one of the preceding claims, characterized in that at least one passage surface ( 42 ; 43 ) of the yoke body ( 35 ) and at least one surface element ( 21 , 22 , 23 , 24 ) of the flow surface of the at least one measuring coil ( 8 ) have the same shape and have the same dimensions, and that there is at least one position of the two bodies in which this passage surface ( 42 ; 43 ) and this surface element ( 21 , 22 , 23 , 24 ) are seen in the direction of the magnetic flux which passes through these surfaces , are congruent.

10. Position transmitter according to one of claims 1 to 9, characterized in that the through-flow area of the at least one measuring coil ( 8 ) encloses a plurality of surface elements ( 21 , 22 , 23 , 24 ) in the direction of movement between the core ( 5 ) and Back circuit body ( 35 ) are arranged one behind the other.

11. Position transmitter according to one of the preceding claims, characterized in that

- That the flow area of the at least one measuring coil ( 8 ) comprises two or more surface elements ( 21 , 22 , 23 , 24 ),
- That in the area of at least two different through surfaces ( 14 , 15 ) of the core ( 5 ) and the opposing passage surfaces ( 43 ; 42 ) of the return circuit body ( 35 ) each have at least one of these surface elements ( 21 , 22 , 23 , 24 ) is arranged,
- That in each of these at least two areas, the passage surface ( 42 ; 43 ) of the yoke body ( 5 ) is designed such that it bundles the magnetic flux passing between it and the opposite passage surface ( 15 ; 14 ) of the core ( 5 ) into a passage zone , which is smaller than the passage area ( 15 ; 14 ) of the core ( 5 ), and
that each of these at least two flat elements ( 21 , 22 , 23 , 24 ) is designed such that the part of the magnetic flux which passes through the associated passage zone and which passes through the flat element ( 21, 22, 23, 24 ) depends on the displacement of the passage zone over the passage surface ( 15 ; 14 ) of the core ( 5 ) caused by the relative movement of the two bodies changes.

12. Position transmitter according to claim 10 or 11, characterized in that at least two of the surface elements ( 21 , 22 , 23 , 24 ) have the same shape and dimensions.

13. Position transmitter according to one of the preceding claims, characterized in that the least least one measuring coil ( 8 ) consists of at least two winding sections ( 26 , 28 ) which are connected to one another anti serially.

14. Position transmitter according to one of the preceding claims, characterized in that the shape and the dimensions of at least one passage surface ( 42 , 43 ) of the yoke body ( 35 ) and at least one surface element ( 21 , 22 , 23 , 24 ) are so coordinated with one another, that there is at least one position of one of the two bodies with respect to the other in which the demodulated measuring coil output signal is zero, and at least two further positions in which the demodulated measuring coil output signal assumes a positive or negative extreme value.

15. Position transmitter according to claim 14, characterized in that the shapes and dimensions of the passage surfaces ( 42 , 43 ) of the yoke body ( 35 ) and the surface elements ( 21 , 22 , 23 , 24 ) are so matched that the two extreme values and the course of the demodulated measuring coil output signal, which is dependent on the relative movement of the two bodies, is symmetrical between the zero point and each of the two extreme values with respect to the zero point.

16. Position transmitter according to one of the preceding claims, characterized in that a reference coil ( 44 ) is provided, which is connected to the same body as the at least one measuring coil ( 8 ) and is designed and arranged such that its magnetic coupling with the at least an excitation coil ( 6 ) is independent of the position of one of the two bodies with respect to the other.

17. Position transmitter according to one of the preceding claims, characterized in that he as a shoot is trained.

18. Position transmitter according to one of claims 1 to 16, characterized in that it as Linear encoder is formed.

19. Position transmitter according to one of claims 1 to 17, characterized in that it as Is designed for an anti-lock braking system.