DE2853142B2

DE2853142B2 - Kapazitive Meßvorrichtung zur Bestimmung der relativen Lage zweier gegeneinander verschieblicher Teile

Info

Publication number: DE2853142B2
Application number: DE2853142A
Authority: DE
Inventors: Ingvar Taeby Andermo (Schweden)
Original assignee: Stiftelsen Institutet Foer Mikrovaagsteknik Vid Tekniska Hoegskolan, Stockholm
Current assignee: CE Johansson AB
Priority date: 1977-12-09
Filing date: 1978-12-08
Publication date: 1980-12-18
Also published as: DE2853142A1; FR2411391B1; JPS6411883B2; FR2411391A1; SE411392B; GB2009944B; SE7714010L; GB2009944A; US4420754A; DE2853142C3; JPS5494354A; US4743902A; CH635423A5

Description

gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale:

e) die Speisespannungselektroden (26,27,28) und wenigstens eine Meßelektrode (30 bzw. 31) sind auf dem Gleitstück (22) angeordnet;

f) die Skala (20) weist mehrere gegeneinander und gegenüber der Umgebung isolierte Elektroden auf, die jeweils aus zwei elektrisch leitend ^M miteinander verbundenen Teilelektroden (40, 21 bzw. Si, 38) bestehen;

g) die eine Teilele'itrode (40 bzw. 37) der Elektroden (21) dieo*. als Detektorelektrode und die andere Teilelektrode ?1 bzw. 38) als Übertragerelektrode;

h) die Speisespannungselektroden (26,27,28) sind über den Detektorelektroden (37) und die Meßelektrode(n) (30 bzw, 31) über den Übertragerelektroden (38) angeordnet

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer sinusförmigen Wechselspannung gespeisten Speisespannungselektroden (26, 27, 28) eine rechtwinklige Gestalt ·>5 aufweisen und die sich senkrecht zur Verschiebungsrichtung erstreckenden Detektorelektroden (37) die Gestalt einer halbsinusförmigen Kurve (0-180^c) mit einer Periodenlänge, die der Periode des Flächenmusters der Speisespannungselektroden (26, 27,28) gleich ist, besitzt.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer rechteckwellenförmigen Versorgungswechselspannung gespeisten Speisespannungselektroden (26,27,28) im wesentlichen eine rechtwinklige Gestalt aufweisen und in Verschiebungsrichtung eine Ausdehnung besitzen, die gleich dem Abstand zwischen benachbarten Speisespannungselektroden ist, daß die Detektorelektroden (40) ebenfalls eine rechteckige Gestalt w> aufweisen und in Verschiebungsrichtung Abmessungen besitzen, weiche jeweils das dreifache der entsprechenden Ausdehnung einer jeden Speisespannungselektrode ist, daß das von der Meßelektrode (30 bzw. 31) gelieferte MeOsignal während h^r>

einer Zeitdauer G = — einer Mittelwertsbildung unterzogen ist, wobei P die Periode der Versor-

40 gungswechselspannung ist und π die Anzahl der Phasen der Versorgungswechselspannungen und wobei die Phasenlage der Toröffnungszeit (G) gegenüber den Versorgungswechselspannungen variabel ist und die Position, an der das ermittelte Mittelwertssignal Null wird, eine lineare Funktion der Position des Gleitstückes (22) gegenüber der Skala (20) innerhalb jeder Periode des Elel.trodenmusters ist

Die Erfindung befaßt sich mit einer kapazitiven Meßvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer derartigen, aus der DE-PS 22 46 660 bekannten Meßvorrichtung, wird für eine kapazitive Winkelmessung eine Skala, die mehrere Segmente aufweist, in einer bestimmten Zeitfolge mit elektrischen Impulsen versorgt Das Signal einer Detektorelektrode auf dem beweglichen Teil des Meßinstrumentes wird zur elektrischen Bestimmung der Lage dieses beweglichen Teiles verwendet

Diese Lagebestimmung läßt sich jedoch nur in diskreten Schritten durchführen in Abhängigkeit von der Einteilung der Skala. Bei Anwendung dieses bekannten Prinzips läßt sich eine Auflösung von mehr als 0,01 nun nicht erzielen, da eine weitere Unterteilung der kleinen Segmente auf der Skala in der Praxis nicht möglich ist

Ferner ist aus d?r DE-PS 22 17 183 eine kapazitive Meßvorrichtung zur Bestimmung von Längen und Winkeln bekannt, die eine Skala mit zwei Gruppen von Elektroden besitzt, wobei die Elektroden in jeder Gruppe elektrisch miteinander verbunden sind und die beiden Elektrodengruppen mit einer Wechselspannung mit 180° Phasenverschiebung zueinander versorgt werden. Der gegenüber der Skala bewegliche Teil, d. h. das Gleitstück in dieser Meßvorrichtung, ist mit einer Anzahl von Detektorelektroden verv;-h?n,die miteinander in Gruppen verbunden sind, wobei die Phasenlagen dieser Spannungen zur Bestimmung des Meßwertes mit Hilfe von Interpolation verwendet werden.

Diese bekannte Ausführungsform ist relativ aufwendig und teuer und beansprucht viel Platz für die Einrichtungen, welche die Interpolation linear macht/i. Außerdem benötipt man bei der bekannten Vorrichtung einen Oszillator, der an die beiden Elektrodengruppen der Skala angeschlossen wird, während die Elektroden des Gleitstückes mit einer Rechnerelektronik verbunden sind.

Aufgabe der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die vorstehenden Nachteile beseitigt sind und bei der ein verringerter apparativer Aufwand möglich ist, so daß man eine einfache und billige Vorrichtung mit gutem Auflösungsvermögen und geringem Energiebedarf gewinnt

Die Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung an.

Bei der kapazitiven Meßvorrichtung nach der Erfindung sind die Elektroden der Skala galvanisch weder miteinander noch mit der Umgebung verbunden. Die gesamten elektronischen Bauteile, welche das System umfaßt, können daher auf dem beweglichen Teil bzw. dem Gleitstück untergebracht sein. Es ist nicht notwendig, die Skala mit Drähten oder Gleitkontakten, welche die Handhabung und Instandhaltung beeinlräch-

tigen, zu versehen, Man gewinnt daher ein handliches Meßgerät Da die Elektroden der Skala nicht miteinander verbunden sind, ist es außerdem möglich, die elektronischen Bauteile sowie die Elektroden des Gleitstückes und den Teil der Skala, welcher sich in der s Nähe des Gleitstückes befindet, von Einwirkungen aus der Umgebung abzuschirmen, selbst wenn die Skala an ihrem übrigen Teil vollständig freüiegt

Mit der Erfindung läßt sich in vorteilhafter Weise eine einfache und bSige Vorrichtung erzielen, die bei der ι ο Messung eine hohe Auslösung (0,01 mm) aufweist und bei der nur ein geringer Energiebedarf besteht Die Vorrichtung läßt sich als Handmeßgerät, beispielsweise als Schublehre, ausbilden.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der is Erfindung dargestellt. Anhand dieser Figuren soll die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels,

F i g. 2 ein Alisführungsbeispiel für ein Fläcbenmuster der Elektroden auf einem als Lesekopf ausgebildeten Gleitstück,

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiei für ein Elektvodenmuster auf der Skala, welches bei einer sinusförmigen Versorgungsspannung verwendet wird,

Fig.4 ein Ausführungsbeispiel für die Skala mit einem zugehörigen Versorgungsmuster auf dem Gleitstück, welches für eine Rechteckwellenversorgungswechselspannung verwendet wird,

Fig.5 ein anderes Ausführungsbeispiei für die Skala mit einem zugehörigen Flächenmuster der Speisespannungselektroden auf dem Gleitstück, welches für eine Rechteckwellenversorgungswechselspannung verwendet wird,

Fig.6 einen Querschnitt und eine schaltbildliche Darstellung der Elektroden der Skala und des Gleitstückes,

F i g. 7 ein Zeitdiagramm für drei phasenverschobene sinusfömige Versorgungswechselspannungen und die Spannung, welche an den Meßelektroden gewonnen -to wird,

F i g. 8 ein Zeitdiagramm von drei phasenverschobenen Versorgungswechselspannungen mit Rechteckwellenform und ein Ausführungsbeispiel für ein Signal, das an den Meßelektroden gewonnen wird,

F i g. 9 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Meßschäfaing,

F i g. 10 ein Ausffihrungsbeispiel für die Skala und das Flichenmuster der Elektroden auf dem Gleitstück zur absoluten Messung innerhalb eines Bereiches, der breiter ist als eine Periode ties Elektrodenmusters,

Fi g. 11 eine schematische Darstellung einer elektronischen MetschaJtung unter Verwendung eines Elektrodenmusters nach der F i g. 10,

Fig. 12 eine Versorgungsspannung, die bei einer Vorrichtung nach der Erfindung zur Anwendung kommen kann,

Fig. 13 einen Synchrondetektor, welcher ein Signal gemäß Fig. 12erfaßt,

F i g. 14 ein Blockschaltbild für eine elektronische Einrichtung, die bei einem Ausführungsbeispiei der Erfindung zur Anwendung kommen kann,

Fig. 15 ein Blockschaltbild einer weiteren elektronischen Schaltung, welche bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Anwendung kommen kann und <v">

i-'ig. 16 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine elektronische Schaltung, welches bei einer Vorrichtung nach der Erfindung zur An Sendung kommen kann.

Das in der Fig, 1 dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt eine Skala 20, welche mit Elektroden 21, 40 versehen ift Diese Elektroden sind mit gleichen Abständen voneinander entlang der Skala angeordnet und voneinander und von der Umgebung elektrisch isoliert.

Über der Skala 20 ist ein Gleitstück 22 beweglich angeordnet, das entlang der Skala 20 verschoben werden kann. Das Gleitstück 22 enthält einen elektronischen Teil 24, der mit im wesentlichen rechteckigen Speisespannungselektroden 26,27,28, die in einem periodischen Flächenmuster 25 auf dem Gleitstück 22 gruppenweise angeordnet sind, verbunden ist Diese Speisespannungselektroden 26,27,28 besitzen gleiche Breiten b und Abstände c voneinander und erstrecken sich parallel zueinander in einer Richtung, die senkrecht ist zur Längsausdehnung der Skala 20. Die Speisespannungselektroden 26,27,28 sind miteinander zu drei Gruppen verbunden in der Weise, daß jede dritte Elektrode irn Flächenmuster 25 jeweils zu einer der Gruppen gehört Die drei Gruppen werden von drei Wechselspannungen eines Dreiphaseüg-rnerators S versorgt Die drei Wechselspannungen besitzen die gleiche Wellenform und Amplitude, sind jedoch zeitlich um ein Drittel der Periode gegeneinander phasenverschoben. Auf dem Gleitstück 22 sind außerdem zwei rechtwinklige Meßelektroden 30, 31, die eine Längserstreckung in Richtung der Längsausdehnung der Skala 20 haben, angeordnet Die Längserstreckung dieser beiden Meßelektroden entspricht einigen Perioden des periodischen Flächenmusters 25. Jede der beiden Meßelektroden 30,31 ist an einen Verstärker 32 und 33 mit hoher Eingangsimpedanz angeschlossen.

Die F i g. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Elektrodenanordnung des Gleitstückes. Um eine direkte Kopplung zwischen den Speisespannungselektroden 26,27,28 im Flächenmuster 25 und mit den Meßelektroden 30 und 31 zu vermeiden, ist eine Abschirmung 36 vorgesehen, die aus einer leitfähigen Schicht besteht und mit einem neutralen Punkt in der elektronischen Meßschaltung verbunden ist

Der als Oszillator ausgebildete Dreiphasengenerator 29 kann sinusförmige Wechselspannungen abgeben. Die Interpolation zwischen den Elektroden 21 der Skala 20 wird durch Messung des Phasenwinkels φ, der von den Meßelektroden 30 bzw. 31 kommenden Spannung in bezug auf den Oszillator 29, durchgeführt In der F i g. 7 sind die drei Versorgungsspannungen R, S, T des Dreiphasengenerators 29 dargestellt Durch die strichlierte Linie ist die Spannung dargestellt, weiche man an den Meßelektroden 30 und 31 erhält Der Phasenwinkel φ wird bei geeigneter Gestaltung des FlächenMusters der Speisespannungselektroden auf dem Gleitstück und der Skik eine lineare Funktion der Verschiebung zwischen der Skala 20 und dem Gleitstück 22 in VerschiebungsrichUicg.

Die Fig.3 zeigt eine besondere Ausgestaltung der Elektrode der Skp.Ia 20, welche mit rechtwinkligen Speisespannungselektroden, wie sie in der Fig.2 dargestellt sind, und diner sinusförmigen Wechselspannung zu einer linearen Interpolation führen.

Das Elektrodenmusler in der Fig.3 besteh», aus Detektorelektroden 37 und Übertragereleluroden 38. welche an die Delektorelektroden angeschlossen sind. Die Detektcrelektroden 37 besitzen eine Gestalt derart, daß ihre Ausdehnung in Meßrichlung dem positiven Teil einer Sinuskurve folgt, die eine Periodenlänge besitzt gleich der des Flächenmusters der Speisespannung-

elektroden 26,27,28 auf dem Gleitstück 22. Jede dieser halbsinuswellenförmigen Detektorelektroden 37 ist an eine der Übertragerelektrode 38 angeschlossen. Die Detektorelektroden 37 für die Skala 20 sind innerhalb des Bereiches angeordnet, der von den Speisespannungselektroden 26, 27, 28 auf dem Gleitstück 22 bedeckt wird, wenn das Gleitstück 22 entlang der Skala 20 verschoben wird. Zwischen jeder Übertragerelektrode 38 ist ein schmaler isolierender Zwischenraum 39 vorgesehen. Die Ausdehnung und Gestalt dieses isolierenden Zwischenraumes beeinflußt den Phasenwinkel nicht primär, da Abschirm- und Übertragerelektroden unter dem Gleitstück 22 im wesentlichen gleiches Potential aufweisen. Es ist jedoch wesentlich für die Amplitude des von den Meßelektroden kommenden Signals, daß diese Meßelektroden 30, 31 und die Übertragerelektroden 38 eine große Überlappungsfläche aufweisen.

Bei der vorstehend beschriebenen Gestaltung der Detektorelektroden 37 gewinnt man eine lineare Interpolationsfunktion unabhängig von der Beziehung zwischen der Elektrodenbreite ft und den Elektrodenabständen der Speisespannungselektroden (Fig. 1). Das Flächenmuster der Speisespannungselektroden kann daher optimiert werden bezüglich der Erfordernisse einer guten Übertragungskapazität und der Grenze bezüglich der Isolationsabstände bei den verwendeten Herstellungstechniken. .

Es ist möglich, die Signalamplitude um einen Faktor 2 zu erhöhen und gleichzeitig den Einfluß von möglichen äußeren elektrischen Einwirkungen auf das System zu verringern, indem man ein anderes Elektrodenmuster für die Detektorelektroden verwendet, das identisch dem in der F i g. 3 ist, jedoch um eine halbe Periode in Verschiebungs- bzw. Meßrichtung phasenverschoben ist und dessen Muster bezüglich einer durch die Detektorelektroden gelegten Linie umgekehrt ist. Auf dem Gleitstück 22 sind dann weitere Meßelektroden an der bezüglich der vorhandenen Meßelektroden 30, 31 entgegengesetzten Seite der Speisespannungselektroden angeordnet Die von den Meßelektroden zu beiden Seiten der Speisespannungselektroden kommenden Signale besitzen entgegengesetzte Phase und werden miteinander kombiniert und können in einem Differentialverstärker verstärkt werden, wobei äußere elektrische störende Einflüsse, welche die gleiche Phasenlage an allen Meßelektroden haben, beseitigt werden.

Eine elektronische Meßschaltung 24 enthält zusätzlich zum Oszillator 29 und den Verstärkern 32, 33 eine logische Schaltung 34, welche die Phasenverschiebung Φ in einen Meßwert umwandelt, der auf einem Wiedergabege-. ät 35 wiedergegeben werden kann. Die logische Schaltung 34 wird mit wenigstens zwei Bezugsphasensignalen vom Oszillator 29 beliefert Dabei ist es möglich, mit Hilde einer digitalen Zählung die Anzahl der Perioden des Elektrodenmusters auf der Skala 20, entlang denen das Gleitstück 22 verschoben worden ist, zu zählen und außerdem die Interpolation innerhalb der Periode durchzuführen mit Hilfe der Phasenmessung.

Die Aufspaltung der Meßelektroden in zwei Teilelektroden 30 und 31 mit zugehörigen Verstärkern 32 und 33 bewirkt, daß das System selbststeuernd ist in bezug auf Fehler, welche aufgrund von Verschmutzung oder mechanischen Beschädigungen der Skala und der Speisespannungselektroden auftreten können. Die logische Schaltung 34 ist so aufgebaut und programmiert, daß sie abwechselnd in den beiden Meßkanälen mißt Wenn die Ergebnisse dieser Messungen nicht identisch sind, ergibt sich eine Fehleranzeige, woraufhin die entsprechende Elektrodenanordnung vom Bedienungspersonal überwacht und gereinigt werden kann. > Um den Herstellungsaufwand des gesamten Systems unter verwendung elektronischer Einrichtungen niedrig zu halten ist es von Vorteil, digitale Techniken so weit als möglich zu verwenden. Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung läßt sich die Sinusspannung

in in geeigneteer Weise in einem digitalen Sinusgenerator gewinnen, indem man die Sinusperioden in eine große Anzahl von Impulsen konstanter Amplituden aufspaltet, wobei jedoch die Impulsbreite verändert wird, so daß das Signal nach dem Hindurchführen durch ein Filter die

ι > gewünschte Sinusgestalt erhält Dieses Filter kann zwischen dem Oszillator 29 und den Speisespannungselektroden 26, 27, 28 angeordnet sein. Das Filter ist dabei so ausgestattet, daß es alle Spannungen, welche eine unterschiedliche Phase aufweisen, mit gleicher

in Genauigkeit behandelt Filter können jedoch auch zwischen die Verstärker 32, 33 und die logische Schaltung 34 geschaltet sein.

Eine weitere Vereinfachung und eine Verringerung des Aufwandes ergibt sich bei Versorgung der

>> Speisespannungselektroden mit einer Wechselspannung in Rechteckwellenform, die die Grundfrequenz der Einrichtung aufweist In der Fig.8 sind solche Wechselspannungen R, S, Γ für ein Dreiphasensystem dargestellt Aus der Fig.8 sind auch die Signale

to (»Signal«) zu ersehen, welche dabei von den Meßelektroden 30 und 31 erhalten werden. Bei diesem Meßsystem ist es nicht möglich, die Nulldurchgänge der Meßsignale zu verwenden, um die Positon festzustellen, wie das bei dem System unter Zuhilfenahme der

j) sinusförmigen Spannungen der Fall ist Die Nulldurchgänge sind schrittweise angeordnet zwischen einer Anzahl von festgesetzten Positionen, wenn das Gleitstück 22 entlang der Skala 20 bewegt wird. Wenn die elektronische Einrichtung jedoch den Durchschnitts wert des Signals innerhalb eines Zeittors (»Gate« in Fig.8) bildet, erhält man eine Spannung, die eine Funktion F(x,y) der Lage des Tores (y) bezüglich der Versorgungsspannungen und der Lage (x) des Gleitstükkes bezüglich der Skala 20 ist Bei geeigneter Dimensionierung der Länge des Zeittors und der Breite und Form der Elektroden 21 auf der Skala 20 ist es möglich, die Funktion F(x, y) bei bestimmten Beziehungen zwischen χ und yzu Null werden zu lassen.

F(x, y)= 0 für x-NL = ky

wobei

N — eine ganze Zahl, L = die Periodenlänge der Versorgungsspannungen,

k = eine Konstante.

Die Fig.6 zeigt einen Querschnitt durch das Gleitstück 22 und die Skala 20 für eine geeignete

- Dimensionierung der Elektroden. Dabei ist die Breite b der Speisespannungselektroden 26, 27, 28 gleich dem Abstand c zwischen benachbarten rechtwinkligen Speisespannungseiektroden. Die rechtwinkligen Detektorelektroden 40 auf der Skala 20 besitzen eine Breite a, die gleich der zweifachen Breite der Spannungselektroden plus dem Abstand eist Der periodische Abstand L der Elektroden der Skala ist längs der Skala gleich der Periodenlänge des Flächennnisters der gruppenweise angeordneten /?-phasigen Speisespannungselektroden. Die Toröffmingszeit G sollte der Zeitdifferenz zwischen

benachbarten Phasen im n-phasigen System gleich sein. Die Voraussetzung für eine lineare Beziehung zwischen xuy für diesen Fall ergibt sich aus der Summe der folgenden Bedingungen:

c·= b
a = 3b
rf = L-d

P - Periode der Vcrsorgungswechselspannung.

Bei Verwendung einer derartigen Dimensionierung der Elektrodenanordnung und der Toröffnungszeit ist es ι -, möglich, mit Hilfe einer einfachen elektronischen Einrichtung automatisch einen Meßwert zu erhalten, der der Lage des Gleitstückes 22 gegenüber der Skala 20 entspricht, wobei dieser Meßwert in elektrischen Signalen angegeben wird, die an ein Wiedergabegerät >o weitergeleitet werden können oder welche zur Steuerung einer mechanischen Positioniereinrichtung dienen können.

In der F"ig.9 ist ein Ausführungsbeispiel einer derartigen elektronischen Einrichtung dargestellt. In :-> Jieser Einrichtung werden drei Spannungen R, S, T in Rechteckform erzeugt, durch Aufspaltung einer Frequenz f\ von beispielsweise 3OkHz, die von einem Oszillator 41 in der Einrichtung 42 geliefert wird. Diese Aufspaltung erfolgt in drei Phasenverschiebungen, von so denen jede ein Drittel der Periode der Ausgangsspannungen ist.

Die Einrichtung45 enthält außerdem eine phasenstarre Schaltung, welche beispielsweise als CMOS-Schaltung CA 4046 ausgebildet sein kann. Diese Schaltung r, enthält einen spannungsgesteuerten Oszillator, dessen Frequenz gesteuert wird durch eine phasenempfindliche Schaltung, so daß die beiden Eingangsfrequenzen fu und /■|2 exakt identisch sind. Die Frequenz /ii wird durch Division der Frequenz /i mit der Ausgangsfrequenz f₂ w der Einrichtung 45 erhalten. Das bedeutet, daß die Frequenz f\ derart gesteuert ist, daß

^{J> Jl} 301 4,

dies ist gleichbedeutend mit
300 /i =301 h

In der Einrichtung 46 wird ein Impuls erzeugt, dessen ίο Länge gleich ist einer Periode der Frequenz /j und

dessen Frequenz gleich isty. Die Phasenlage bezüglich der Versorgungsfrequenz /o der Skala wird um '/aoo der Periode der Frequenz k für jede Periode des Torimpulses (entspricht Vioomm, wenn L = 3 mm) verschoben. Innerhalb eines Zeitabstandes von 300 Torimpulsen streicht die Phasenlage des Torimpulses gegenüber der Signalspannung der Skala durch alle möglichen Werte in Schritten, die '/ioo mm entsprechen, w Der Torimpuls steuert einen Schalter 57 derart, daß der Schalter 57 während der Periode des Torimpulses geschlossen ist Ein Integrator 63 bildet einen Durchschnittswert des Signals während dieser Zeit Unmittelbar vor Beginn der Toröffnungszeit ist der Integrator 63 auf Null gesetzt wordea Dies erfolgte mit Hilfe eines Schalters 64, der durch einen impuis der Einrichtung 46 gesteuert wird. Die Ausgangsspannung des Integrators 63 wird an einen Komparator 50 geliefert, der feststellt, ob die Integratorspannung positiv oder negativ ist. Während der Zeitdauer, die unmittelbar auf die Toröffnungszeit folgt, ist der Ausgang des Komparators 50 an einen Zähler 52 über eine Torschaltung 58 angeschlossen. Wenn der Durchschnittswert des Signals während der Toröffnungszeit von einem negativen Wert durch Null zu einem positiven Wert wird, wird der Zähler 52 angehalten. Dies erfolgt zu einem Zeitpunkt innerhalb des Verschiebevorganges, der eine Funktion der mechanischen Stellung des Gleitstückes 22 gegenüber der Skala 20 ist.

In einer Einrichtung 51 wird die Frequenz /j durch 900 dividiert, wobei eine Rechteckwelle mit der gleichen l'requcnz wie die bei der Verschiebebewegung erzeugte Frequenz erhalten wird. Die Rechteckwelle hat jedoch eine Phasenlage, die unabhängig ist von der mechanischen Position der Meßeinrichtung. Demnach kann die Rechteckwelle, welche von der Einrichtung 51 geliefert wird, als Bezug genommen werden bei der Bestimmung der Verschiebung der Phasenlage für den Nulldurchgang des Komparators 50, wenn das Gleitstück mechanisch gegenüber der Skala verschoben wird. Ein Nullsetzen der Phasenlage dieser Bezugsspannung derart, daß sie mit der Phasenlage der Ausgangsspannung des Komparators übereinstimmt, wenn das Gleitstück seine mechanische Nullposition einnimmt, kann leicht dadurch erzielt werden, daß man den Zähler in der Einrichtung 51 auf Null setzt, wenn die Ausgangsspannung des Komparators sich von logisch Null auf logisch Eins verändert.

Die Einrichtung 52 ist als Zähler ausgebildet, der zurückgesetzt und gestartet wird durch eine Änderung der Ausgangsspannung der Einrichtung 51. Nach dem Starten zählt dieser zähler aus der Frequenz /j resultierende Impulse, bis eine entsprechende Änderung vom Komparator 50 über die Torschaltung 58 erreicht wird. Die Anzahl der dabei gezählten Impulse entspricht der Anzahl einer 0,01-mm-Verschiebung des Gleitstükkes gegenüber der Skala aus der Nullstellung innerhalb der Periode (der VersorgungselektrodenanOrdnung).

Zur Bestimmung der Anzahl der Perioden, mit welcher das Gleitstück entlang der Skala verschoben worden ist, wird das Meßsignal, nachdem es durch den Verstärker 32 hindurchgelangt ist, erfaßt und an die Einrichtung 54 weitergegeben. Diese Einrichtung kann in bekannter Weise arbeiten unter Zuhilfenahme der Bezugsphasen (R, S, T) des Phasenschiebers 42 des Oszillators. Die Einrichtung 54 kann dabei die Phasenverschiebung des Meßsignals aufgrund der Bewegung des Gleitstückes entlang der Skala in Schritten von 1/3 der Versorgungssignalperiode, was einer Verschiebung der Skala von 1 mm entspricht, erfassen. Die Einrichtung 54 kann außerdem die Richtung der Verschiebung bestimmen. Sie erzeugt dann Impulse, die die Zählung des Zählers 53 erhöht oder verringert in Abhängigkeit von der Verschiebung der Skala. Der Zähler 53 wird auf Null gesetzt, wenn das Skalensystem sich in Nullstellung befindet. Daraufhin gibt er an seinem Ausgang eine Zahl wieder, weicher der Längsabweichung von der Nullstellung in mm entspricht

Die Ausgangssignale der Zähler 52 und 53 werden in einer Einrichtung 55 so aufbereitet, daß sie ein Ziffernwiedergabegerät 56 betreiben können. Es ist auch möglich, die Ausgangssignale der Zähler 52 und 53 für eine externe Behandlung, beispielsweise eine mögliche Steuerung eines Maschinenteils, dessen

Position durch das .Skalensystem bestimmt wird, durchzuführen.

Die F i g. 4 und 5 zeigen weitere Ausführungsbeispiele für die Elektrodenanordnungen der Skala 20 und des Gleitstückes 22. Diese können in einem Meßsystem verwendet werden mit vier oder mehr Phasen. Bei der Elektrodenanordnung für die Skala in der F i g. 2 ist jede zweite Detekt^relcktrodc in Meßrichtung um LJ2n von der normalen Aufspaltung L verschoben, so daß zwischen den Detektorelektroden abwechselnd Abstände

k = L + -v- und I=L- :—
2/1 2;i

vorhanden sind. L ist dabei gleich der Periodenlänge der Speisespannungselektrodenanordnung, η ist die Anzahl der Phasen. Die Meßelektrode 30 besitzt eine Länge, die gleich einem geradzahligen Vielfachen der Periodenlänge L ist. LJie Breite einer jeden Detektoreiektrode beträgt Un.

Die Elektrodenanordnung in der Fig. 5 zeigt gleichmäßig mit eine- Periodenlänge L verteilte Detektorelektroden. Jede Detektorelektrode besteht aus zwei gleich großen Teilen, von denen jeder eine Breite von L/n aufweist. Die Teile sind jedoch zueinander in Meßrichtung um L/2n verschoben. Für die beiden Skalenanordnungen in den Ausführungsbeispielen der Fig.4 und 5 sind Speisespannungselektroden vorgesehen mit einer Breite b und einem Zwischenraum zwischen den Versorgungselektroden von c = U2n. Die Torlänge C der elektronischen Verarbeitungsschaltung gemäß F i g. 9 beträgt

G = 2P//7

Eine unzweideutige Bestimmung der mechanischen Lagen ohne ständige Beobachtung der Bewegung des Gleititückes ist durch die Zählung der Anzahl der überstrichenen Perioden möglich.

In den Fig. 10 und 11 ist ein entsprechendes Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Skala besitzt gemäß Fig. 10 zwei Reihen von Elektroden mit einer Unterteilung L\ und L_£. Das Gleitstück ist mit einer entsprechenden n-phasigen Speisespannungselektrodenanordnung versehen, die ebenfalls die Periodenlängen L\ und Li besitzt. Die Elektrodenanordnungen der Skala und des Gleitstückes besitzen für jede Elektrodenreihe, wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen, Übertragerelektroden, so daß vom Gleitstück zwei Meßsignale Vi und V₂ für die entsprechende Aufbereitung im elektronischen Teil erhalten werden. Die Lage der Elektrodenanordnungen innerhalb jeder Periode ist bestimmt, wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen. Durch die Bestimmung des Phasenwinkels zwischen den beiden Meßsignalen V, und V₂ ist es möglich, eine unzweideutige Bestimmung der Lage auch innerhalb einer langen Verschiebestrecke M zu erhalten. Es gilt dabei folgendes:

L₁

Beispiel:

L] = 3 mm,

^{L2 = 3} " ίόί ^mm
Hieraus ergibt sich m = 300 mm.

Die F i g. 11 zeigt ein Blockschaltbild für die elektronische Eir.'ichtung, welche zur absoluten unzweideutigen Messung der Lage des Gleitstückes gegenüber der Skala verwendet werden kann. Die von den beiden > Meßelektroden auf dem Gleitstück kommenden Meßsignale V] und Vj werden in Verstärker 32 und 62 mit hoher Eingangsimpedanz eingebracht und an Einrichtungen 60 und 61 weitergegeben, wobei in der Einrichtung 60 eine grobe Lagebestimmung des

in Gleitstückes durch Messung des Phasenwinkels zwischen Vi und V₂durchgeführt wird In der Einrichtung61 wird die exakte Lage des Gleitstückes in der gleichen Weise bestimmt, wobei der Phasenwinke! zwischen dem Signal V] und einer der Phasen der Versorgungswech-

ii selspannungen, beispielsweise von R. welche vom Oszillator geliefert werden, bestimmt wird. Die Einrichtungen 55 und 56 entsprechen den in der F i g. ϋ zum gleichen Zweck vorgesehenen Einrichtungen. Er handelt sich hierbei um eine Decoder/Treiberstufe und

_>» um eine Wiedergabeeinricniung.

Das in der Fig. 10 dargestellte Ausführungsbeispiel kann mit einer dreiphasigen Sinuswechselspannung betrieben werden. Es ist jedoch auch möglich, das Ausführungsbeispiel so auszubilden, daß es mit einer

2-, Wechselspannung mit Rechteckwellenform betrieben werden kann, wobei sich ebenfalls eine unzweideutige Messung der Position des Gleitstückes gegenüber der Skala ermitteln läßt.

Bei dem Ausführungsoeispiel mit einer Versorgungs-' jo wechelspannung mit Rechteckwellenform ist es wesentlich für die Linearität der Interpolation, daß die Signalform nicht geändert wird, bevor die Integration über die Taröffnungszeit »G« durchgeführt ist. Eine Schwierigkeit besteht darin, daß das von der Skala

j-, kommende Signal mit einer äußerst niedrigen Übertragungskapazität gekoppelt ist. In der Praxis beträgt die Versorgungsimpedanz für das von den Verstärkern 32, 33, 62 kommenden Signale nicht mehr als ein pF. Es ist daher bei einigen Gleichspannungsverbindungen not-

Ki wendig, die Verstärkereingänge an Masse zu legen. Da für die elektronische Einrichtung eine kompakte Anordnung erwünscht ist, wenn diese im Zusammenhang mit einem handlichen Meßgerät verwendet werden soll, bereitet es in der Praxis Schwierigkeiten.

4i Widerstände mit einem höheren Wert zu verwenden als einige 10 M Ω. Man erhält dabei am Verstärkereingang die Wirkung eines Hochpaßfilters mit einer Zeitkonstante von beispielweise 200 ns. Bei einer Meßfrequenz /o von 10 kHz erhält man eine Abweichung von einer

ίο linearen Interpolationsfunktion, die im Vergleich zur gewünschten Auflösung von Vioo mm nicht vernachlässigbar ist

Es ist möglich, die vorstehend beschriebene Schwierigkeit im wesentlichen zu beseitigen bei einer Anordnung, bei welcher eine hochfrequente Versorgungswechselspannung für die π Eingänge, die mit den π Phasen mit relativ niedriger Frequenz moduliert ist, vorgesehen ist Nach der Modulation in einem Synchrondetektor, der durch das HF-Signal gesteuert ist, erhält man im Empfänger ein Signal, das aus einer Kombination der niederfrequenten Eingangsphasen besteht und das im Prinzip die gleiche Form aufweist, wie das in der F i g. 8 mit »Signal« bezeichnete Signal. Die hochfrequente Modulation b.ingt eine erhöhte Toleranz in bezug auf den widerstandsbehafteten Nebenschluß der Übertragungskapazität in der kapazitiven Skaleneinrichtung wegen der verringerten kapazi tiven Übertragungsimpedanz. Ferner wird erreicht, daß

ein widerstandsbehafteter Nebenschluß der Übertragungsimpedanz aufgrund von beispielsweise Verunreinigungen auf der Skala, die relative Gestalt eier NF-Umhüllenden nicht beeinfluß; wird, sondern lediglich ein linearer Abfall der Amplituden auftritt. Demzufolge wird der empfangene Meßwert so lange unbeeinträchtigt bleiben, bis der Lastwiderstand so groß wird, daß das ermittelte NF-Signal betrachtlich verringerte Amplituden aufweist.

In der Fig. 12 ist ein Ausführungsbeispiel für das vorstehend beschriebene Signal gezeigt. Das niederfrequente Signal mit Rechteckwellenform wird multipliziert mit einem Hochfrequenzsignal, wobei ein HF-Signal mit einer konstanten Amplitude und einer Phase erzielt wird, die sich mit der NF-Modulation ändert.

Der Synchrondetektor kann eine Ausführungsform haben, wie sie in der Fig. 13 dargestellt ist. Das Eingangssignal wird wechselweise an den positiven und negativen Eingang eines Verstärkers gelegt, wozu ein Schauer verwendet wird, der uunii uäs ri!-Signal in gesteuert wird. Dabei werden die schraffiert gezeichneten Teile des modulierten Signals in der F i g. 12 an den positiven Eingang des Verstärkers gelegt, während die übrigen Teile des Signals an den negativen Eingang gelegt werden.

Im linken Teil der Fig. 12 ist gezeigt, wie sich das Signal nach dem Durchlaufen durch das Hochpaßfilter in Abhängigkeit von dem Lastwiderstand, welcher sich aus Verunreinigungen auf der Skala ergibt, verändert hat Man kann feststellen, daß das Signal nach dem Durchlauf durch einen Demodulator, beispielsweise mit der Ausgestaltung der Fig. 13, im wesentlichen in Einklang ist mit dem niederfrequenten Signal /r. selbst wenn durch Verunreinigungen auf der Skala ein hoher Widerstand im Nebenschluß vorhanden ist.

Inder Γ ig. 14 ist eine elektrische Einrichtung gezeigt, mit der die im vorstehenden beschriebene Multiplikation eines HF-Signals mit einem NF-Signal mit Rechteckwellenform durchgeführt werden kann. Eine Frequenz ^ mit beispielsweise 128 kHz. welche vom Oszillator 41 geliefert wird, wird in einem siebenstufigen binären Frequenzteiler auf 1 kHz heruntergeteilt. In einer Einrichtung 82 erfolgt eine weitere Division durch zwei und man erhält vier Rechteckwellen mit 500 Hz. die voneinander gleiche Phasenabstände aufweisen. Die vier Signale mit 500 Hz werden in einem Modulator 80 mit /o kombiniert und ein Wandler 85 wird mit vier Signalen mit 128 kHz beliefert, welche die Phasen um 180° ändern in Abhängigkeit von der Polarität der entsprechenden 500-Hz-Signale.

Der Teil der Signale, welche durch den Wandler gekoppelt werden, werden in einem Verstärker 70 verstärkt Anschließend werden die Signale demoduliert und integriert in Einrichtungen, welche einen Widerstand 71, einen Schalter 72 und einen Integrator 73 aufweisen. Der Schalter 72 wird durch die demodulierte /o-Frequenz gesteuert. Das NF-Signal verbleibt für die Integration. Widerstände 74 und 75 im Integrator besitzen einen hohen Widerstandswert Die sich in Verbindung mit Kondensatoren 76 bzw. 77 ergebende Zeitkonstante ist bedeutend höher als die Periode des NF-Signals. Das Ausgangssignal l/io des Integrators ist eine Summe aus zwei Dreieckwellen mit einer Viertel-Periode Phasenunterschied und mit Amplituden, welche eine Funktion der Wandlerpositionen sind. Die Nulldurchgänge der zusammengesetzten Welle werden durch einen Komparator 79 festgestellt Der Komparatorausgang K besitzt Rechteckwellenform mit einer bestimmten Phasenlage gegenüber der niederfrequenten Wandlereingangsmodulation, die eine Funktion der Wandlerposition ist. Die positiv verlaufenden Flanken der Rechteckwelle triggern eine Verriegelungseinrich-

■> tung 83, welche die Binärwerte der Frequenzteilerkette 81—82 zum entsprechenden Zeitpunkt verr°gelt. Am Ausgang der Verriegelungseinrichtung S3 erscheint daher ein Binärwerl. der die Lfcge des Wandlers innerhalb der Periode der Skala angibt.

in Der Ausgang der Verriegelungseinrichtung wird in einer Rechnereinrichtung 84 ausgewertet und es lassen sich die folgenden Funktionen durchführen:

a) eine Korrektur für verbleibende Nichtlinearitätcn • · in der Skaleninterpolationsfunktion:

Phasenlage von K - /'(Wandlerposition);

b) grobe Berechnung der Position, d. h. der Anzahl der Perioden auf der Skala, über welche der Wandler sich bewegt hat. Diese Information ist erhältlich an

zu äUiCmaMucrtOtgcriCCM r^üSgürigcr! ucr »crricgc lungseinrichtung, wenn die Wandlerbewegung zwischen aufeinanderfolgenden K Perioden geringer ist als die Hälfte einer Periode des Elektrodenmusters auf dem Wandler;

c) Nullsetzen: Durch Betätigung eines Schalters 86 an der Rechnereinrichtung ermittelt diese den wirklichen Positionswert und errechnet aus diesem Wert die Wandlerbewegung;

d) Anpassung des Skalenfaktors für den Wandler für in eine mm- oder inch-Ablesung;

e) Umwandlung des Meßwertes in eine geeignete Form, durch welche eine Wiedergabeeinrichtung 110 in Betrieb gesetzt werden kann.

π Diese Funktionen lassen sich mit einem μ-Computer. der für die gewünschten Operationen programmiert ist, durchführen. Die Erfindung läßt sich daher, beispielsweise bei einer digital anzeigenden Schublehre, verwenden, da eine kompakte Anordnung mit geringem

jo Aufwand möglich ist.

In der Fig. 15 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für die elektronische Einrichtung gezeigt. Diese führt in vorteilhafter Weise eine Komponentenzählung durch und eignet sich zur Integration in einigen wenigen

r> monolithischen Schaltkreisen. Das Ausführungsueispiel in der Fig. 15 ist dem in der Fig. 14 dargestellten ähnlich, soweit es sich um die Blöcke 41,70—83 handelt. Die Ausgänge B der Verriegelungseinrichtung 83 sind an eine Einrichtung 86 angeschlossen, welche Nichtli-

>ri nearitäten in der Skalenfunktion berücksichtigt und ausgleicht. Man erhält einen Binärwert B, der an die eine Seite eines Subtrahiereis 87 gelegt wird. An die andere Seite des Subtrahierers werden die Ausgänge C eines binären Hi.i- und Rückwärtszählers 88 angeschlossen.

Die Einrichtung 86 kann als Festwertspeicher (ROM) ausgebildet sein. Wenn die Werte der C-Ausgänge nicht gleich den Werten der ß-Ausgänge sind, ist eine Torschaltung 90 geöffnet und /ö- Impulse werden an den Zähler 88 geliefert. Das am meisten kennzeichnende Bit (MSB) des Ausgangs einer Einrichtung 87 wird als Signal (hin — rück) zur Steuerung der Zählrichtung des Zählers 88 in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Wandlers verwendet

Wenn der Zählerwert C gleich mit dem Wer» B ist liefert eine Torschaltung 91 einen Ausgang mit hohem Pegel an die als NOR-Gatter ausgebildete Torschaltung 90, so daß diese für die /ö-lmpulse geschlossen wird und der Zähler 88 gestoppt wird.

Taktgeberimpulse ίο, welche an den Zähler 88 geliefert werden, werden ebenfalls an tine Einrichtung 89 geliefert, welche eine geeignete Anzahl von Impulsen des Impulsverlaufs k beseitigt Hieraus ergibt sich eine neue Impulskette f_m die geeignet ist, um die Skala mit einem mm- oder jich-Faktor zu beaufschlagen.

Eine Einrichtung 94 enthält einen BCD-Hin/Rückzähler. Dieser wird durch den Takt der Impulskette f_m gesteuert Die Zählrichtung für diesen Zähler und den Zähler 88 wird somit durch das gleiche Signal gesteuert Somit folgt der Zähler in der' Einrichtung 94 der Bewegung des Wandlers 85, wobei der geeignete Skalenfaktor für inch oder mm in Abhängigkeit von der Stellung eines Schalters 93 zur Anwendung kommt.

Die Einrichtung 95 ist eine Decoder/Treiberstufe zur Anpassung des BCD-Ausgangs der Einrichtung 94 und welcher geeignet ist zur Codierung und zum Betrieb einer Anzeigeeinrichtung HO. Eine Einrichtung 92 dient zur Ermittlung und Überwachung der Geschwindigkeit der Wandlerbewegung. Wenn diese Geschwindigkeit zu hoch ist, gibt die Einrichtung 92 ein Alarmsignal ab. Dieses wird in der Einrichtung 94 verriegelt und die Fehlermeldung wird auf der Wiedergabevorrichtung 110 angegeben.

Die Nullsetzung des Meßsystems wird durch Betätigung eines Schalters 86 bewirkt wodurch der Zähler und die Fehlerverriegelung in der Einrichtung 94 auf Null zurückgesetzt werden.

In der Fig. 16 ist ein Ausführungsbeispiel einer elektronischen Schaltung für eine digitale Schublehre gezeigt Diese arbeitet nach den Prinzipien einer linearen Skalenfunktion wie im vorstehenden schon beschrieben und enthält eine kontinuierliche Integration des NF-Signals.

Der Oszillator 41 liefert ein Signal mit beispielsweise 20OkHz an den Frequenzteiler 81. Dieser teilt die Frequenz durch 200 und liefert an die Einrichtung 82 ein vierphasiges Ausgangssignal mit Rechteckwellenform mit 500Hz. Im Modulator 80 werden die vier NF-Phasen mit dem Signal, das 20OkHz aufweist multipliziert Der Wandler 85 wird mit den vier daraus resultierenden HF-Signalen beliefert Der Ausgang des Wandlers 85 wird in der Einrichtung 70 verstärkt und im Demodulator 72 mit dem Signal mit 200 kHz multipliziert Das sich daraus ergebende Signal wird im Integrator 73 integriert Die Nulldurchgänge des Integratorausgangssignals werden vom Komparator 79 ermittelt Der Komparatorausgar.g K besitzt Rechteck' wellenform mit einer bestimmten Phasenlage gegenüber den vier Phasen der NF-Signale der Einrichtung 82. Der Komparatorausgang stellt somit eine Funktion der Wandlerposition dar.

Eine Einrichtung 1:06 ist als BCD-Zähler ausgebildet, der durch ein Taktsignal mit 200 kHz gesteuert wird. Der Zählzyklus weisl 400 Impulse auf und läuft synchron mit der Tellerkette 81—82. Wenn der Schalter 86 geschlossen ist wird der Zähler 106 durch ein Rücksieiisignal aus der Einrichtung i 11 auf NuU gesetzt Das Rückstellsignal wird durch die Anstiegsflanke des /f-Impulses getriggert Eine Einrichtung 107 verriegelt den Ausgang des Zilhlers 106 für jed»; Anstiegsflanke

ίο der K-Impulse.

Der Ausgang der Verriegelungseinrichtung 107 gibt somit die Position des Wandlers 85 innerhalb einer Skalenperiode bezüglich der Nullsetzung an. In einer Einrichtung 108 ermittelt ein logisches Netzwerk die

Änderung des Ausgangswertes zweier kennzeichnender Bits der Verriegelungseinrichtung 107, welche einen 1-mm-Schritt der Wandlerbewegung jeweils angeben. Wenn man voraussetzt, daß die Verschiebung pro /C-Impuls niemals mehr als 1 mm beträgt gibt die Einrichtung 108 richtige Taktimpulse und Richtungssignale für die Grobzäihlung des Zählers 109. Dies ergibt die mm-Zählung für die Wandlerbewegung an.

Die Ausgänge aus dem Zähler 109 für die Grobzählung und der Verriegelung 107 für die Feinmessung werden in der Decoder/Treiberstufe 95 in Signale umgewandelt welche für die Anzeige in einer Wiedergabeeinrichtung HO geeignet sind.

Die im vorstehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung; können bei einem Meßgerät bzw. Zur Messung linearer mechanischer Verschiebungen zur Anwendung kommen. Es ist jedoch auch möglich, die Skaleneinrichtung zur Messung von Winkellagen umzugestalten. In diesem Fall kann die Skala beispielsweise ein Band seilt, das auf dem AuBenmantel eines Zylinders aufgebracht ist Das Gleitstück befindet sich dann auf der Inneroieite, beispielsweise eines weiteren konzentrisch angeordneten Zylinders. Eine Umgestaltung der geradlinig ausgebildeten Skala in eine kreisförmige Skala kann auch dadurch gewonnen

4u werden, daß durch eine Transformationseinrichtung für die Skala und das Gleitstück die linear sich erstreckenden Koordinaten X äquivalent zu Winkelkoordinaten sind. Die Skaleneinrichtung und das Gleitstück können dann in Form von zwei Scheiben vorliegen, die um eine gemeinsame Achse gegeneinander verdrehbar sind.

Durch Verwendung der elektronischen Einrichtungen, beispielsweise «lter F i g. 9 und 11, ist es möglich, ein einfaches und billiges Meßsystem ohne mechanische Belastung des zu missenden Objekts zu gewinnen. Das so Meßsystem vermag äußerst genaue Informationen über die Winkelposition in digitaler Form anzugeben.

Hierzu 13 Blatt Zeichnungen

Claims

15 Patentansprüche:

1. Kapazitive MeQvorrichtung zur Bestimmung

a) der relativen Lage zweier gegeneinander verschieblicher Teile, von denen

b) der eine Teil als Skala und der andere Teil als ein über der Skala verschiebbares Gleitstück ausgebildet sind, mit jeweib auf diesen Teilen befindlichen kapazitiven Elektroden, von denen '"

c) Speisespannungselektroden als periodische Flächenmuster gruppenweise angeordnet sind, welche mit Versorgungswechselspannungen, die von Gruppe zu Gruppe unterschiedliche Phasen aufweisen, beaufschlagt sind und

d) eine Meßelektrodenanordnung Meßsignale, die aus wenigstens zwei benachbarten Speisespannungselektroden abgeleitet sind, einer Meßschaltung zuführt, in welcher unter Auswertung der Amplituden der Meßsignale die Position der ^ beides "Jeile bestimmt wird