-
Die Erfindung betrifft einen magnetischen Wegsensor mit wenigstens einer Spule, die entlang einer Längsrichtung mehrere aneinander gereihte Windungen aufweist und die mit einem ferromagnetischen Spulenkern zusammenwirkt, ferner mit einem Auslösemagnet, der entlang der Spule verschiedene Positionen einnehmen kann, so dass in Abhängigkeit von der Position des Auslösemagneten unterschiedliche Abschnitte des Spulenkerns in Sättigung gebracht sind, und mit einer mit der Spule verbundenen Auswerteschaltung zur Erzeugung eines Positionssignals in Abhängigkeit von der Position des Auslösemagneten entlang der Spule.
-
Derartige Wegsensoren werden beispielsweise in der Automatisierungstechnik zur Positionsmessung an Pneumatikzylindern eingesetzt. Dabei ist insbesondere eine absolute Positionsbestimmung des zu verfolgenden bewegten Teils erwünscht, d. h. eine Positionsmessung ohne die Notwendigkeit, den vorhergehenden Bewegungsverlauf des bewegten Teils verfolgen und berücksichtigen zu müssen.
-
Zu diesem Zweck ist entlang des Messbereichs eine Spule mit mehreren aufeinander folgenden Windungen angeordnet, die mit einem weichmagnetischen Spulenkern zusammenwirkt und diesen insbesondere umgibt. Ein permanentmagnetischer oder elektromagnetischer Auslösemagnet ist mit dem zu verfolgenden bewegten Teil verbunden und wird von diesem entlang des Messbereichs des Wegsensors verfahren. Dabei bringt der Auslösemagnet entlang der Längsrichtung bzw. Windungsrichtung der Spule unterschiedliche Abschnitte des Spulenkerns in Sättigung, d. h. der Spulenkern verhält sich an diesem Abschnitt im Wesentlichen so, als ob kein ferromagnetisches Material vorhanden wäre. Hierdurch wird die Induktivität der Spule beeinflusst. Eine mit der Spule verbundene Auswerteschaltung vermag somit, in Abhängigkeit von der Position des Auslösemagneten, ein entsprechendes Positionssignal zu erzeugen.
-
Beispielsweise ist eine magneto-induktive Positionsmessung derartig bekannt, dass ein ferromagnetischer Spulenkern von zwei äußeren Primärspulen und einer zentralen Sekundärspule umwickelt ist. Ein entlang der zentralen Sekundärspule verschiebbarer Dauermagnet bewirkt eine lokale Sättigung des Spulenkerns in seiner Umgebung, so dass an der Sekundärspule ein virtueller Luftspalt entsteht. Die Primärspulen sind dergestalt an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen, dass sie versuchen, den Spulenkern gegensinnig zu magnetisieren. Je nach Lage des Auslösemagneten und somit des virtuellen Luftspalts entlang der Sekundärspule werden hierdurch in der Sekundärspule unterschiedliche Spannungen induziert, aus denen ein jeweiliges Positionssignal ableitbar ist. Eine derartige Spulenanordnung ist jedoch unerwünscht aufwendig.
-
Die
DE 39 14 787 A1 offenbart einen Sensor zur Messung von linearen oder rotatorisch verlaufenden Bewegungen mittels einer Anordnung von zumindest jeweils einer Primär- und einer Sekundärspule.
-
In der
DE 101 24 483 A1 ist ein Wegmeßsystem beschrieben, das ein flächig ausgebildetes induktives Element umfasst, welches auf einen flexiblen Träger aufgebracht ist.
-
Die
DE 100 44 839 A1 betrifft einen Positionssensor, der eine Magnetfeld erzeugende Feldeinrichtung und eine Schleifeneinrichtung, die eine sich verjüngende Außenkontur aufweist, umfasst.
-
Aus der
DE 35 18 772 A1 ist eine Sensoranordnung bekannt, mit der die Eintauchtauchtiefe einer Spule in ein Messrohr bestimmt werden kann, wobei das durch das Eintauchen der Spule erzeugte Messsignal über den gesamten Messbereich nahezu linear ist.
-
Die
US 4 282 485 offenbart einen Positionssensor, der auf dem Wirkungsprinzip eines Transformators mit variablem Transformationsverhältnis basiert.
-
In der
DE 33 03 994 A1 ist eine Positionsmessvorrichtung beschrieben, die eine Spule und einen relativ zu Längsrichtung der Spule beweglichen Spulenkern umfasst.
-
Aus der
DE 38 01 779 A1 ist ein Wegsensor bekannt, der zwei sich entlang seiner Längsrichtung erstreckende im Wesentlichen konzentrische Wicklungen und einen längs der Wicklungen verschiebbaren Spulenkern aufweist.
-
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen magnetischen Wegsensor zu schaffen, der auf einfache und kostengünstige Weise herzustellen ist und der eine geringe Bauform besitzt. Außerdem soll ein großer Messbereich realisiert werden können.
-
Diese Aufgabe wird durch einen Wegsensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Wegsensor mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Wegsensor ist die Wicklungsdichte der jeweiligen Spule, d. h. die Anzahl der Windungen pro Längenabschnitt, entlang der Wicklungsrichtung unterschiedlich. Dadurch bewirkt der Auslösemagnet, der entlang der Spulen stets einen im Wesentlichen gleich bleibenden Längsabschnitt des Spulenkerns in Sättigung bringt, dass für verschiedene Positionen entlang der Spulen deren Charakteristik auf unterschiedliche Weise beeinflusst wird. Je nach Position des Auslösemagneten befinden sich nämlich unterschiedlich viele Windungen der jeweiligen Spulen im Sättigungsbereich des jeweiligen Spulenkerns. Somit wird für verschiedene Positionen des Auslösemagneten die Charakteristik der jeweiligen Spule, beispielsweise deren Induktivität und/oder Güte, unterschiedlich stark beeinflusst. Durch Bestimmung der jeweiligen Charakteristik der Spulen kann die Auswerteschaltung somit ein Positionssignal erzeugen, das der aktuellen Position des Auslösemagneten entspricht.
-
Der Einsatz von in Längsrichtung gewickelten Spulen von geringer Fläche gestattet ferner eine Verwendung des Wegsensors in miniaturisierten Applikationen.
-
Es ist möglich, dass die Wicklungsdichte der Spulen entlang der Längsrichtung der Spule derart variiert, dass die Spule für verschiedene Positionen des Auslösemagneten unterschiedliche Induktivitäten besitzt. Alternativ oder zusätzlich können die Spulen für verschiedene Positionen des Auslösemagneten eine unterschiedliche Güte besitzen.
-
Die genannte Auswerteschaltung ist vorzugsweise zur Bestimmung der Induktivität, zur Bestimmung der Güte oder zur Bestimmung von Induktivität und Güte der Spulen ausgebildet. Insbesondere kann die Auswerteschaltung eine Oszillatorschaltung aufweisen, deren Schwingungs- bzw. Oszillatorfrequenz von der Induktivität und/oder Güte der Spulen abhängt, wobei die Auswerteschaltung einen Frequenzzähler aufweist und das Positionssignal in Abhängigkeit von der gemessenen Schwingungsfrequenz der Oszillatorschaltung erzeugt. Der Aufbau einer derartigen Oszillatorschaltung ist besonders einfach, wenn die jeweilige Spule einen Teil der Oszillatorschaltung bildet. Zusätzlich kann ein parallel oder seriell geschalteter Kondensator vorgesehen sein, um gemeinsam mit der Spule einen Schwingkreis zu bilden. Außerdem kann die Oszillatorschaltung zum Ausgleich der Verlustenergie einen negativen Widerstand besitzen, insbesondere in Form eines rückgekoppelten Verstärkers.
-
Alternativ zu der Ausbildung mit dem genannten Frequenzzähler kann die Auswerteschaltung zum Messen der Schwingungsamplitude der Oszillatorschaltung ausgebildet sein, wobei die Auswerteschaltung das gesuchte Positionssignal in Abhängigkeit von der gemessenen Schwingungsamplitude erzeugt.
-
Bei Verwendung einer derartigen Oszillatorschaltung ist es bevorzugt, wenn die Wicklungsdichte der jeweiligen Spule entlang der Längsrichtung der Spule dergestalt variiert, dass zwischen der Position des Auslösemagneten entlang der Spule einerseits und der Schwingungsfrequenz oder Schwingungsamplitude der genannten Oszillatorschaltung andererseits ein linearer Zusammenhang besteht. In diesem Fall ist nämlich eine direkte und somit besonders einfache Umrechnung der Schwingungsfrequenz bzw. Schwingungsamplitude in das gesuchte Positionssignal möglich. Der entsprechende Verlauf der Wicklungsdichte entlang der Längsrichtung der Spule kann rechnerisch oder empirisch bestimmt werden.
-
Alternativ zu der Verwirklichung eines derartigen linearen Zusammenhangs kann eine andere Variierung der Wicklungsdichte vorgesehen sein, beispielsweise um eine möglichst einfache Herstellung der Spule zu ermöglichen. In diesem Fall kann für die Umrechnung der Schwingungsfrequenz bzw. Schwingungsamplitude in das Positionssignal beispielsweise eine Nachschlagetabelle (Look-up-Tabelle) herangezogen werden.
-
Generell kann die Wicklungsdichte der Spule entlang der Längsrichtung der Spule bereichsweise zunehmen oder abnehmen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Wicklungsdichte entlang der gesamten Spulenlänge entweder zunimmt oder abnimmt. Alternativ hierzu kann ein wiederholtes Zu- und Abnehmen der Wicklungsdichte vorgesehen sein, insbesondere nach einem regelmäßigen Muster mit einem bestimmten Wiederholungsintervall.
-
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Wicklungsdichte der Spule entlang der Längsrichtung der Spule zunimmt, dass ferner parallel zu der Spule wenigstens eine weitere Spule vorgesehen ist, deren Wicklungsdichte entlang der genannten Längsrichtung abnimmt, und dass die Auswerteschaltung für eine gemeinsame Auswertung mit beiden Spulen verbunden ist. Beispielsweise können die für die beiden Spulen ermittelten Messsignale differentiell verknüpft werden. Auf diese Weise ist das von der Auswerteschaltung aus den beiden Messsignalen ermittelte Positionssignal innerhalb bestimmter Grenzen unabhängig von eventuellen Temperaturschwankungen, von eventuellen äußeren Magnetfeldern und von einem eventuellen Offset.
-
Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass die Wicklungsdichte der Spule entlang der Längsrichtung der Spule mit einer vorbestimmten Periode variiert, dass ferner parallel zu der Spule wenigstens eine weitere Spule vorgesehen ist, deren Wicklungsdichte entlang der genannten Längsrichtung ebenfalls mit der vorbestimmten Periode variiert, wobei die beiden Spulen bezüglich der genannten Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind, und dass die Auswerteschaltung für eine gemeinsame Auswertung mit beiden Spulen verbunden ist. Auch durch diese Ausgestaltung kann eine Erweiterung des Messbereichs bei absoluter Positionsbestimmung erzielt werden.
-
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt. Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
-
1 und 3 zeigen Beispiele eines magnetischen Wegsensors und
-
2 und 4 zeigen jeweils eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wegsensors.
-
1 zeigt schematisch einen magnetischen Wegsensor. Dieser besitzt eine Spule 11 mit mehreren Windungen 13, die entlang einer Längsrichtung 15 aneinander gereiht sind. Die Wicklungsdichte, d. h. das Verhältnis der Anzahl von Windungen 13 pro Längenabschnitt, nimmt dabei entlang der Längsrichtung 15 ausgehend von einem Maximalwert bis zu einem Minimalwert kontinuierlich ab. Die Windungen 13 der Spule 11 umschließen einen weichmagnetischen ferromagnetischen Spulenkern 17.
-
Benachbart zu der Spule 11 ist ein permanentmagnetischer Auslösemagnet 19 angeordnet. Dieser ist an einem bewegten Teil, beispielsweise einem Pneumatikzylinder (nicht gezeigt), befestigt. Der Auslösemagnet 19 ist in und entgegen der Längsrichtung 15 und somit parallel zu der Spule 11 verfahrbar. Der Auslösemagnet 19 wirkt derartig auf den Spulenkern 17, dass ein in der Umgebung des Auslösemagneten 19 befindlicher Längsabschnitt 21 des Spulenkerns 17 sich in magnetischer Sättigung befindet. Dadurch wird der Beitrag dieses Abschnitts 21 des Spulenkerns 17 zu der Erhöhung einer in der Spule 11 vorhandenen magnetischen Induktion verringert.
-
Die Spule 11 ist mit einer Auswerteschaltung 23 verbunden, die eine Oszillatorschaltung sowie einen Frequenzzähler aufweist. Die Auswerteschaltung 23 besitzt ferner einen Signalausgang 25, an dem ein der Position des Auslösemagneten 19 entsprechendes Positionssignal erzeugt werden kann.
-
Der in 1 dargestellte Wegsensor funktioniert wie folgt:
Der Auslösemagnet 19 wird – beispielsweise mit dem genannten Pneumatikzylinder – entlang der Längsrichtung 15 parallel zu der Spule 11 verfahren. Dadurch bringt der Auslösemagnet 19 in Abhängigkeit von seiner aktuellen Position stets einen anderen Abschnitt 21 des Spulenkerns 17 lokal in Sättigung. Auf diese Weise ändern sich die Induktivität und die Güte der Spule 11, da sich je nach Position des Auslösemagneten 19 unterschiedlich viele Windungen 13 innerhalb des gesättigten Abschnitts 21 befinden.
-
Die Auswerteschaltung 23 misst beispielsweise die aktuelle Induktivität der Spule 11. In Abhängigkeit von der gemessenen Induktivität erzeugt die Auswerteschaltung 23 ein Positionssignal, das der Position des Auslösemagneten 19 entspricht und an dem Signalausgang 25 ausgegeben wird. Da die Wicklungsdichte der Spule 11 entlang der Längsrichtung 15 kontinuierlich abnimmt, lässt sich dabei jeder ermittelte Wert der Induktivität der Spule 11 eindeutig einer einzigen möglichen Position des Auslösemagneten 19 zuordnen.
-
Die Ermittlung der Induktivität der Spule 11 innerhalb der Auswerteschaltung 23 erfolgt dadurch, dass die Spule 11 einen Teil der genannten Oszillatorschaltung bildet. Unter Berücksichtigung weiterer Kennwerte – wie der Kapazität und der weiteren Induktivitäten der Oszillatorschaltung – steht der aktuell eingestellte Wert der Induktivität der Spule 11 nämlich in einer bekannten Beziehung zu der Resonanzfrequenz der Oszillatorschaltung. Diese wird auf einfache Weise mittels des genannten Frequenzzählers gemessen.
-
Der in 1 gezeigte Wegsensor besitzt den Vorteil einer kostengünstigen Herstellung, da prinzipiell lediglich eine einzige Spule 11 erforderlich ist und da auch die Auswerteschaltung 23 mit der darin enthaltenen Oszillatorschaltung und dem Frequenzzähler einen einfachen Aufbau aufweisen kann. Außerdem besitzt der Sensor eine vorteilhaft kleine Bauform, da entlang des Messbereichs lediglich die Spule 11 vorgesehen ist und da die Spule 11 senkrecht zu der Längsrichtung 15 entlang des gesamten Messbereichs eine gleich bleibend geringe Breite besitzen kann.
-
Alternativ zu der erläuterten Bestimmung der Schwingungsfrequenz mittels eines Frequenzzählers kann die Auswerteschaltung 23 auch eine Schaltung zur Bestimmung der Schwingungsamplitude der erläuterten Oszillatorschaltung aufweisen, um anhand der gemessenen Schwingungsamplitude die Position des Auslösemagneten 19 zu bestimmen.
-
2 und 4 zeigen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Wegsensors, wobei gleichartige Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen sind wie in 1. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die Erläuterung derartiger gleichartiger Bauteile verzichtet.
-
2 zeigt einen erfindungsgemäßen Wegsensor, bei dem parallel zueinander sowie parallel zu einem gemeinsamen Messbereich eine erste Spule 11 und eine zweite Spule 11 vorgesehen sind. Die Wicklungsdichte der ersten Spule 11 nimmt entlang einer Längsrichtung 15 ab, während die Wicklungsdichte der zweiten Spule 11' entlang derselben Längsrichtung 15 zunimmt. Ein gemeinsamer Auslösemagnet 19 beeinflusst die beiden Spulen 11, 11' in gleicher Weise, so dass sich für jede mögliche Position des Auslösemagneten 19 stets ein gemeinsamer Abschnitt 21 der beiden Spulen 11, 11' in magnetischer Sättigung befindet. Beispielsweise können der Auslösemagnet 19 und die beiden Spulen 11, 11' senkrecht zu der Längsrichtung 15 in der Anordnung eines gleichschenkligen Dreiecks zueinander positioniert sein, so dass die beiden Spulen 11, 11' denselben Abstand zu dem Auslösemagneten 19 einnehmen.
-
Jede der beiden Spulen 11, 11' ist mit einer zugeordneten Auswerteschaltung 23 bzw. 23' mit Oszillatorschaltung und Frequenzzähler verbunden. Die Signalausgänge 25 bzw. 25' der beiden Auswerteschaltungen 23, 23' sind mit einer gemeinsamen Auswerteschaltung 27 in Form einer Differenzschaltung verbunden. Die gemeinsame Auswerteschaltung 27 besitzt einen Signalausgang 29.
-
Die beiden Spulen 11, 11 mit der jeweils zugeordneten Auswerteschaltung 23 bzw. 23' bilden zwei Messsysteme, die prinzipiell unabhängig voneinander die Bestimmung der Position des Auslösemagneten 19 erlauben, wie im Zusammenhang mit 1 beschrieben. Zusätzlich jedoch werden die an den Signalausgängen 25 bzw. 25' anliegenden Messsignale mittels der gemeinsamen Auswerteeinrichtung 27 durch Differenzbildung zu einem gemeinsamen Positionssignal an dem Signalausgang 29 verrechnet.
-
Die Anordnung der beiden Spulen 11, 11' gegensinnig parallel zueinander bewirkt dabei, dass unerwünschte Temperatureffekte oder sonstige Störungen – beispielsweise aufgrund externer Magnetfelder – teilweise oder vollständig kompensiert werden. Die zueinander komplementäre Anordnung der Spulen 11, 11' gemäß 2 gestattet somit eine höhere Messgenauigkeit. Außerdem führt die zueinander komplementäre Anordnung der unterschiedlichen Wicklungsdichten der beiden Spulen 11, 11' zu einer gleichmäßigeren Auflösung der Positionserfassung entlang des Messbereichs.
-
3 zeigt einen Wegsensor, bei dem eine erste Spule 11 und eine zweite Spule 11' vorgesehen sind, wobei jeder Spule 11, 11' eine Auswerteschaltung 23 bzw. 23' zugeordnet ist. Die beiden Auswerteschaltungen 23, 23' sind mit einer gemeinsamen Auswerteschaltung 27 verbunden.
-
Die Wicklungsdichte der ersten Spule 11 nimmt entlang der Längsrichtung 15 der Spule 11 ausgehend von einem Minimalwert zunächst auf einen Maximalwert zu, sie erreicht nachfolgend wieder den Minimalwert und anschließend erneut den Maximalwert. Die Variierung der Wicklungsdichte erfolgt mit einer bestimmten Periodizität. Dabei sind 1,5 Einheiten einer ersten Periode verwirklicht, nämlich eine vollständige erste Periode 31 und eine hieran angrenzende halbe erste Periode 33.
-
Die Wicklungsdichte der zweiten Spule 11' variiert entlang derselben Längsrichtung 15 derart, dass die Wicklungsdichte ausgehend von einem Maximalwert zunächst auf einen Minimalwert abnimmt und danach wieder den Maximalwert erreicht. Hierdurch ist für die zweite Spule 11 eine zweite Periode 35 definiert, die genau der Länge der zweiten Spule 11' entspricht. Die zweite Periode 35 ist somit um einen Faktor 1,5 länger als die erste Periode 31.
-
Die erste Spule 11 mit der zugeordneten Auswerteschaltung 23 und die zweite Spule 11' mit der zugeordneten Auswerteschaltung 23' bilden jeweils ein eigenes Messsystem, das prinzipiell die Bestimmung der aktuellen Position des Auslösemagneten 19 gestattet. Allerdings ist mittels eines einzigen dieser beiden Messsysteme keine absolute Positionsbestimmung möglich, da die jeweiligen Messsignale – für sich betrachtet – nicht eindeutig sind. Der Grund hierfür besteht darin, dass für jede der beiden Spulen 11, 11' ein bestimmter Wert der Wicklungsdichte entlang der Längsrichtung 15 mehrmals verwirklicht ist. Beispielsweise ist bei der ersten Spule 11 der Maximalwert der Wicklungsdichte zweimal verwirklicht, nämlich am Anfang und am Ende der ersten Periode 31. Ein dieser Wicklungsdichte entsprechendes Messsignal der Auswerteschaltung 23 gestattet deshalb noch keine eindeutige Zuordnung zu einer Position des Auslösemagneten 19. Entsprechendes gilt für die zweite Spule 11.
-
Jedoch kann – da die erste Periode 31 und die zweite Periode 35 unterschiedlich lang sind – die gemeinsame Auswerteschaltung 27 aus den Messsignalen der beiden erläuterten Messsysteme eine absolute Positionsbestimmung vornehmen, da für eine bestimmte Position des Auslösemagneten 19 die Kombination des entsprechenden Messsignals der ersten Spule 11 mit dem entsprechenden Messsignal der zweiten Spule 11 eindeutig definiert ist. Durch Kombination der an den Signalausgängen 25, 25' anliegenden Messsignale kann die gemeinsame Auswerteschaltung 27 an dem Schaltausgang 29 also für jede mögliche Position des Auslösemagneten 19 ein eindeutiges Positionssignal erzeugen.
-
Der Wegsensor gemäß 3 gestattet eine Vergrößerung des Messbereichs, ohne dass es zu Einbußen hinsichtlich der Messgenauigkeit kommt. Die Spulen 11, 11' können nämlich in Längsrichtung 15 verlängert werden, indem bestimmte Wicklungsdichten wiederholt werden. Durch Kombination der jeweiligen Messsignale kann dennoch – wie erläutert – ein eindeutiges Positionssignal gewonnen werden. Gleichzeitig ist es nicht erforderlich, dass die Wicklungsdichte einer Spule 11, 11' einen gewünschten Minimalwert unterschreitet oder einen gewünschten Maximalwert überschreitet, so dass die Auflösung der Positionsbestimmung entlang des gesamten Messbereichs ausreichend hoch ist und beispielsweise der Auflösung einer einfachen Ausführungsform gemäß 1 entspricht. Auf diese Weise lässt sich bei hinreichender Auflösung beispielsweise ein Messbereich von 200 mm erzielen.
-
Selbstverständlich können auch andere Verhältnisse der Perioden 31, 35 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die erste Periode 31 50%, 80% oder 95% der zweiten Periode 35 betragen. Optional können die Perioden 31, 35 zusätzlich versetzt zueinander angeordnet sein. Wichtig ist, dass die Länge der Perioden und die relative Anordnung so gewählt werden, dass die Kombination der Messsignale der beiden Spulen 11, 11 eine eindeutige Positionsbestimmung gestattet.
-
4 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform, die ebenfalls eine Erweiterung des Messbereichs ermöglicht. Auch bei dieser Ausführungsform sind zwei Spulen 11, 11' mit unterschiedlichem Verlauf der jeweiligen Wicklungsdichte vorgesehen. Jede Spule 11, 11' bildet gemeinsam mit einer zugeordneten Auswerteschaltung 23 bzw. 23' ein eigenes Messsystem, das prinzipiell eine unabhängige Bestimmung der Position eines gemeinsamen Auslösemagneten 19 gestattet.
-
Allerdings ist das jeweilige Messsignal dieser beiden Messsysteme nicht eindeutig. Bei beiden Spulen 11, 11' variiert die Wicklungsdichte nämlich derart, dass sie zwischen zwei Extremwerten variiert, wobei für beide Spulen 11, 11' dieselbe Periode 37 vorgesehen ist. Bei der ersten Spule 11 steigt die Wicklungsdichte in Längsrichtung 15 ausgehend von einem Minimalwert zunächst auf einen Maximalwert an und verringert sich anschließend wieder auf den Minimalwert. Bei der zweiten Spule 11' ist der Verlauf der Wicklungsdichte genau umgekehrt. Der Verlauf der Wicklungsdichte der ersten Spule 11 ist bezüglich der zweiten Spule 11' also genau um eine halbe Periode 39 versetzt.
-
Diese versetzte Anordnung des jeweiligen periodischen Wicklungsdichtenverlaufs der ersten Spule 11 und der zweiten Spule 11' führt dazu, dass die gemeinsame Auswerteschaltung 27 aus den beiden Messsignalen der Auswerteschaltungen 23, 23' ein eindeutiges Positionssignal zu erzeugen vermag. Mit anderen Worten ist auch bei der Ausführungsform gemäß 4 durch Kombination der Messsignale der beiden Spulen 11, 11' eine absolute Messung der Position des Auslösemagneten 19 möglich.
-
Zu der Ausführungsform gemäß 4 ist anzumerken, dass diese den Messbereich erweiternde Ausführungsform prinzipiell mit einer komplementären Anordnung des jeweiligen Verlaufs der Wicklungsdichte der Spulen 11, 11' kombiniert werden kann, wie im Zusammenhang mit 2 erläutert, um zusätzlich den Einfluss von Störeffekten zu beseitigen oder zumindest zu verringern.
-
Auch bei den Wegsensoren gemäß 2 bis 4 kann die jeweilige Auswerteschaltung 23, 23' anstelle eines Frequenzzählers eine Schaltung zur Bestimmung der Schwingungsamplitude der betreffenden Oszillatorschaltung aufweisen, so dass die Position des Auslösemagneten 19 letztlich anhand der gemessenen Schwingungsamplituden bestimmt wird.
-
Ferner ist anzumerken, dass die Spulen 11, 11' nicht unbedingt geradlinig ausgerichtet sein müssen. Auch ein gekrümmter Verlauf ist möglich. Wichtig ist lediglich, dass die Windungen sich in Längsrichtung aneinander reihen, wobei die Wicklungsdichte entlang dieser Längsrichtung variiert.
-
Bezugszeichenliste
-
- 11, 11'
- Spule
- 13, 13'
- Windung
- 15
- Längsrichtung der Spule
- 17, 17'
- Spulenkern
- 19
- Auslösemagnet
- 21
- gesättigter Abschnitt
- 23, 23'
- Auswerteschaltung
- 25, 25'
- Signalausgang
- 27
- gemeinsame Auswerteschaltung
- 29
- Signalausgang
- 31
- erste Periode
- 33
- halbe erste Periode
- 35
- zweite Periode
- 37
- Periode
- 39
- Halbperiode