DE3603950A1 - Inductive temperature-compensated position detector - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen induktiven temperatur kompensierten Stellungsmelder mit einem von einem Stellglied bewegbaren Tauchanker hoher magnetischer Permeabilität, der innerhalb einer Meßspule verschiebbar ist und in Abhängig keit von seiner Lage eine unterschiedliche Spuleninduktivi tät bewirkt, und mit einer elektronischen Auswerteschaltung.The invention relates to an inductive temperature compensated position indicator with one from an actuator movable submersible anchor of high magnetic permeability, the is slidable within a measuring coil and dependent different coil inductance effect, and with an electronic evaluation circuit.
Ein solcher Stellungsmelder ist beispielsweise aus der DE-OS 32 25 822 bekannt. Bei einem derartigen Stellungs melder wird ein Kern hoher magnetischer Permeabilität als Tauchanker im Inneren eines Wicklungsträgers, auf dem mehrere Spulen unterschiedlicher Baugröße und Windungszahl angeordnet sind, vom Stellglied verschoben. Die Spulen sind elektrisch miteinander verbunden und bilden die Wicklung, deren Induktivität von der axialen Stellung des Tauchankers abhängt. Da der Tauchanker und die Wicklung von einem röhrenförmigen Gehäuse umgeben sind, ist zur Funktions prüfung eine Veränderung der Wicklungsinduktivität ohne weiteres nicht möglich.Such a position indicator is for example from the DE-OS 32 25 822 known. In such a position will become a core of high magnetic permeability Immersion anchor inside a winding support on which several coils of different sizes and number of turns are arranged, moved by the actuator. The coils are electrically connected to each other and form the winding, their inductance from the axial position of the plunger depends. Because the plunger and the winding of one tubular housing are surrounded is functional testing a change in winding inductance without further not possible.
Der induktive Stellungsmelder nach der DE-OS 32 25 822 ist mittels eines Thermistors temperaturkompensiert. Er erfaßt die Temperatur im Bereich der Wicklung und gleicht über ein Widerstandsnetzwerk die temperaturbedingte Widerstandsän derung der Wicklung aus.The inductive position indicator according to DE-OS 32 25 822 is temperature compensated by means of a thermistor. He senses the temperature in the area of the winding and equalizes over Resistor network, the temperature-related resistance network change of the winding.
Die Wicklungsinduktivität wird über ein weiteres Widerstands netzwerk mittels einer Schrittspannung gemessen, die in Ab hängigkeit von den verschiedenen Positionen des Tauch ankers einen unterschiedlichen Strom bewirkt. Erreicht der Meßstrom einen vorbestimmten Wert, erzeugen weitere Schaltungskomponenten ein Ausgangssignal, das das Maß für die Stellung des Stellgliedes bildet.The winding inductance is over another resistor network measured using a step voltage, which is shown in Ab depending on the different positions of the dive anchor causes a different current. Reaches the Measuring current a predetermined value, generate more Circuit components an output signal that is the measure of forms the position of the actuator.
Ein solcher Stellungsmelder ist in hohem Maße von der Funktionsfähigkeit der elektronischen Bauteile abhängig, die beim Bekannten nur durch eine Stellungsänderung des Tauchankers überprüfbar wäre, was jedoch durch die geschlossene Bauart ausgeschlossen ist. Eine willkürliche Stellungsänderung des Stellgliedes kann bei den meisten Anwendungsfällen ebenfalls nicht in Betracht gezogen werden.Such a position indicator is of a high degree Functionality of the electronic components dependent, which the known only by changing the position of the Diving anchor would be verifiable, which however by the closed type is excluded. An arbitrary one Position change of the actuator can with most Use cases are also not considered.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen induktiven Stellungsmelder anzugeben, bei dem in besonders einfacher Weise der Temperatureinfluß kompensiert wird und bei dem ohne Änderung der baulichen Kopplung und ohne willkürliche Lageänderung des Stellgliedes die elektrische Funktions fähigkeit und die Betriebsfähigkeit, insbesondere der elek tronischen Auswerteschaltung, überprüft werden kann.The invention has for its object an inductive Specify position transmitter, in which in a particularly simple Way the temperature influence is compensated and at which without changing the structural coupling and without arbitrary Change of position of the actuator the electrical function ability and operability, especially the elec tronic evaluation circuit, can be checked.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Meßspule mit einer baugleichen Kompensationsspule in einer Wechselstrombrücke angeordnet ist und daß die Indukti vität zumindest einer der beiden Spulen durch mechanische oder elektrische Mittel unabhängig von der Stellung des Tauchankers in der Meßspule veränderbar ist.This object is achieved according to the invention in that the measuring coil with an identical compensation coil in an AC bridge is arranged and that the Indukti vity at least one of the two coils by mechanical or electrical means regardless of the position of the Submersible anchor is changeable in the measuring coil.
Durch Anwendung der Erfindung wird bei wechselnden Tempera turen der Widerstand der Wicklung sowohl der Meßspule als auch der Kompensationsspule in gleichem Maße verändert. Durch eine Brückenschaltung, die beide Spulen elektrisch in Reihe schaltet, ist der Temperatureinfluß bei Erfassung des Diffe renzsignals beider Spulen kompensiert. By applying the invention is at changing tempera the resistance of the winding of both the measuring coil and also changed the compensation coil to the same extent. By a bridge circuit, the two coils electrically in series switches, is the temperature influence when detecting the dif limit signal of both coils compensated.
Weiterhin kann durch Anwendung der Erfindung ein elektrisches Prüfsignal erzeugt werden, das Aufschluß über die Funktions fähigkeit der Spulen und der Brückenschaltung gibt. Das Prüfsignal ist Eingangssignal für die Auswerteschaltung und veranlaßt diese zur Abgabe eines Ausgangssignals, mit dem die Funktion der Auswerteschaltung kontrolliert werden kann.Furthermore, an electrical Test signal are generated, the information about the function capability of the coils and the bridge circuit. The Test signal is input signal for the evaluation circuit and causes this to give an output signal with which the function of the evaluation circuit can be checked.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist die Kompensationsspule als von einem Testanker durchsetz bare Spule ausgebildet. Ein Testanker kann ein Gegenstand aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität, beispielsweise ein Schlüssel oder ein Schraubenzieher, sein. Durch Eintauchen eines solchen mechanischen Mittels in die Kompensationsspule wird deren Induktivität verändert und das Prüfsignal erzeugt. Weiterhin kann die Induktivität der Meßspule und der Kompensationsspule durch Veränderung der Windungszahl variiert werden. Besonders günstig ist es nach einer Fortführung des Erfindungsgedankens, wenn die Meßspule oder die Kompensationsspule mit Anzapfungen versehen sind. Mittels beispielsweise eines Schraubenziehers können dann die Windungen von Meßspule oder Kompensationsspule in be stimmtem Maße je nach Lage der Anzapfungen überbrückt werden. Dasselbe kann auch elektrisch durchgeführt werden, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens die Windungen der Spulen ganz oder teilweise elektrisch kurzschließbar sind, beispielsweise über entsprechende Schaltkontakte.In an advantageous embodiment of the inventive concept is the compensation coil as penetrated by a test anchor bare coil formed. A test anchor can be an item made of a material with high magnetic permeability, for example a key or a screwdriver. By immersing such a mechanical means in the Compensation coil, its inductance is changed and generates the test signal. Furthermore, the inductance of the Measuring coil and the compensation coil by changing the Number of turns can be varied. It is particularly cheap after a continuation of the inventive concept when the measuring coil or the compensation coil is provided with taps. You can then use a screwdriver, for example the windings of measuring coil or compensation coil in be are bridged according to the position of the taps. The same can also be done electrically if after a further embodiment of the inventive concept Windings of the coils completely or partially electrically can be short-circuited, for example via corresponding ones Switching contacts.
Der erfindungsgemäße induktive temperaturkompensierte Stellungsmelder ist durch seine Einfachheit im Aufbau und durch seinen geringen Bedarf an elektronischen Bauteilen leicht zu handhaben und relativ störunanfällig.The inductive temperature compensated according to the invention Position detector is due to its simplicity in construction and due to its low need for electronic components easy to use and relatively unaffected by interference.
Im folgenden wird anhand zweier Zeichnungen der Aufbau und das Prinzipschaltbild eines Stellungsmelders nach der Erfin dung beschrieben. In the following, the structure and the basic circuit diagram of a position indicator according to the Erfin described.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen induktiven, temperaturkompensierten Stellungsmelder, der zur Positions kontrolle des Kolbens in einem Druckspeicher dient. Fig. 1 shows a schematic representation of an inductive, temperature-compensated position indicator, which serves to control the position of the piston in a pressure accumulator.
Fig. 2 zeigt eine zugehörige elektronische Auswerte schaltung. Fig. 2 shows an associated electronic evaluation circuit.
In Fig. 1 ist als Stellglied ein Kolben 1 dargestellt, der axial in einem Behälter 2 verschoben werden kann. Dieser Kolben 1 bewegt über eine Koppelstange 3 einen Tauchanker 4. Der Tauchanker 4 kann außerhalb des Behälters 2 in einem geschlossenen Führungsrohr 5 von dem Kolben 1 axial verschoben werden. Auf dem Führungsrohr 5 befindet sich eine wechselstromerregte Meßspule 6. Durch Veränderung der Lage des Tauchankers 4 wird die Induktivität und damit die Impedanz der Meßspule 6 beeinflußt.In Fig. 1, a piston 1 is shown as an actuator, which can be moved axially in a container 2 . This piston 1 moves via a coupling rod 3, a solenoid plunger. 4 The plunger 4 can be axially displaced outside of the container 2 in a closed guide tube 5 by the piston 1 . There is an AC-excited measuring coil 6 on the guide tube. 5 By changing the position of the plunger armature 4 , the inductance and thus the impedance of the measuring coil 6 is influenced.
Die Fig. 1 zeigt ferner schematisch die elektrische Schal tung der Meßspule 6 mit einer Wechselstrombrücke W. Die Meß spule 6 ist mit einer baugleichen Kompensationsspule 7 in einem Brückenzweig in Reihe geschaltet. In dem anderen Brückenzweig befinden sich zwei Festwiderstände 8 und 9. Das in der Wechselstrombrücke W erzeugte Ausgangssignal wird durch eine elektronische Auswerteschaltung 10 erfaßt und verarbeitet. Fig. 1 also shows schematically the electrical scarf device of the measuring coil 6 with an AC bridge W. The measuring coil 6 is connected in series with a structurally identical compensation coil 7 in a bridge branch. In the other bridge branch there are two fixed resistors 8 and 9 . The output signal generated in the AC bridge W is detected and processed by an electronic evaluation circuit 10 .
Die Meßspule 6 ist in ihrem Inneren von dem Führungsrohr 5 vollständig ausgefüllt. Das Innere der Kompensationsspule 7 hingegen ist frei zugänglich, so daß ein Testanker 11 einge taucht werden kann. Durch die damit erfolgende Veränderung der Induktivität der Kompensationsspule 7 wird ein Prüfsig nal erzeugt, über das sowohl die Spulen 6 und 7 als auch die Auswerteschaltung 10 geprüft werden können. The measuring coil 6 is completely filled in by the guide tube 5 . The inside of the compensation coil 7, however, is freely accessible, so that a test anchor 11 can be immersed. As a result of the change in the inductance of the compensation coil 7 , a test signal is generated via which both the coils 6 and 7 and the evaluation circuit 10 can be tested.
Die Wicklungen der Spulen 6 und 7 sind von außen zugänglich, so daß durch ein Verändern der Windungszahl, beispiels weise durch elektrisch leitendes Überbrücken bestimmter Wicklungsbereiche, die Induktivität der Spulen verändert werden kann und ein Prüfsignal erzeugt wird.The windings of the coils 6 and 7 are accessible from the outside, so that by changing the number of turns, for example by electrically bridging certain winding areas, the inductance of the coils can be changed and a test signal is generated.
In Fig. 2 ist ein Prinzipschaltbild einer zugehörigen Aus werteschaltung 10 dargestellt. Die Wechselstrombrücke W wird über einen Verstärker 12 von einem Oszillator 13 ge speist. Dem Oszillator 13 sind ein Netzteil 14 und ein Fil ter 15 vorgeschaltet. Das Differenzsignal der Wechselstrom brücke W wird einem Differenzverstärker 16 zugeführt und durch einen Gleichrichter 17 in ein Gleichspannungssignal umgesetzt. Dieses Gleichspannungssignal wird zwei Kompara toren 18 und 19 zugeleitet, die das Signal mit einem vorbe stimmten Festwert vergleichen. Das Ausgangssignal der Kompa ratoren wird durch Verstärker 20, 21 verstärkt und dient zur Speisung je eines Relais 22, 23. Im dargestellten Ausführungs beispiel sind die Grenzwerte so eingestellt, daß das Relais 22 bei einem niedrigeren Wert als das Relais 23 anspricht. Funktionstechnisch setzt das Relais 22 ein Warnungssignal und das Relais 23 ein Sperrsignal in Betrieb.In Fig. 2 is a basic circuit diagram of a corresponding one of evaluation circuit 10 is shown. The AC bridge W is fed via an amplifier 12 ge from an oscillator 13 . The oscillator 13 are a power supply 14 and a Fil ter 15 upstream. The differential signal of the alternating current bridge W is fed to a differential amplifier 16 and converted into a direct voltage signal by a rectifier 17 . This DC voltage signal is fed to two comparators 18 and 19 , which compare the signal with a predetermined fixed value. The output signal of the compa rators is amplified by amplifiers 20 , 21 and is used to feed one relay 22 , 23 . In the illustrated embodiment, the limit values are set so that the relay 22 responds at a lower value than the relay 23 . Functionally, the relay 22 sets a warning signal and the relay 23 a blocking signal into operation.
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