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Dokumentenidentifikation DE2731661C2 23.05.1991
Titel Kontaktloses Drehpotentiometer
Anmelder Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München, DE
Erfinder Cuno, Hans-Hellmuth, Dr., 8411 Deuerling, DE
DE-Anmeldedatum 13.07.1977
DE-Aktenzeichen 2731661
Offenlegungstag 25.01.1979
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 23.05.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.05.1991
IPC-Hauptklasse H01C 1/00
IPC-Nebenklasse H01C 10/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein kontaktloses Drehpotentiometer mit einem offenen magnetischen Kreis, bei dem das von einem Steuerteil erzeugte und durch zwei magnetisch beeinflußbare Sensorelemente verlaufende Magnetfeld kontinuierlich verändert wird, bei dem die geometrische Form des Steuerteils so gewählt ist, daß die Ausgangsspannung des Drehpotentiometers linear zur Drehung des Steuerteils ist.

Ein derartiges kontaktloses Drehpotentiometer geht aus der DE-OS 26 39 094 als bekannt hervor.

Bei den derzeit hergestellten Feldplatten-Potentiometern kommen zwei verschiedene Prinzipien der magnetischen Ansteuerung zum Einsatz:

  • a) Es können zwei streifenförmige Feldplatten mit einem gemeinsamen Mittelanschluß verwendet werden, über welche ein Bereich hohen homogenen Feldes verschoben wird. Der im Feld befindliche Teil jeder Feldplatte hat dann einen hohen spezifischen Widerstand, während der feldfreie Teil niederohmiger ist. Beim Verschieben des Feldbereiches erhöht sich dadurch linear der Widerstand der einen Feldplatte, während genauso linear der Widerstand der anderen Feldplatte zurückgeht.
  • b) Das Feld durch zwei Feldplatten wird kontinuierlich verändert, wozu eine Steuerscheibe dienen kann, welche bei ihrer Drehung eine Steuerspur vor den beiden Feldplatten bewegt und den Fluß durch diese ihrer Lage nach entsprechend verteilt. Entsprechend dem Aufbau als offener magnetischer Kreis ist hier der Aufwand geringer, was aber mit einer leichten Einbuße an Linearität und Genauigkeit verbunden ist.


Es ist weiterhin eine Schaltungsanordnung zur Kompensation des Temperaturganges von Feldplatten bekannt (DE-OS 25 15 812). Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung wird ausgenutzt, daß die Widerstandsänderung einer Feldplatte als Funktion des auf sie einwirkenden Magnetfeldes mit steigender Temperatur sinkt. Daher sinkt auch das Ausgangssignal der Feldplatte mit steigender Temperatur ab. Gleichzeitig sinkt aber auch der Widerstand mit steigender Temperatur.

Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung ist an wenigstens einer Feldplatte ein Verbraucher mit dem Eingangswiderstand 0 angekoppelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drehpotentiometer der eingangs genannten Art anzugeben, das über einen großen Bereich hinweg einen möglichst linearen Verlauf seiner Kennlinie aufweist, das mit einem geringen Aufwand hergestellt werden kann und dessen Aufbau wenig kritisch gegen Toleranzen der mechanischen Teile ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Sensorelemente ein Feldplattendifferentialfühler mit zwei streifenförmigen Feldplatten eingesetzt ist, daß die beiden streifenförmigen Feldplatten parallel zueinander angeordnet sind, daß das Steuerteil vor der Stirnfläche der beiden Feldplatten mit senkrecht auf der Stirnfläche stehender Drehachse rotiert, daß diese Drehachse in der Mitte zwischen den beiden streifenförmigen Feldplatten angeordnet ist und daß das Steuerteil in der Draufsicht auf die Sensorelemente eine halbkreisförmige Mantellinie aufweist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben.

Im erfindungsgemäßen Drehpotentiometer wird ein Feldplattendifferentialfühler (FP 212 L 100; Siemens Datenbuch 1976/77 "Magnetfeldabhängige Halbleiter", Seiten 56 und 57) eingesetzt, um dessen günstige Eigenschaften, wie z. B. Zuverlässigkeit, robusten Aufbau und geringen Aufwand, auszunutzen. Eine Ansteuerung mit einem vor der Stirnfläche rotierenden Steuerteil ergibt theoretisch einen Verlauf der Ausgangsspannung proportional zum Tangens des Drehwinkels. Die von der Nichtlinearität der Feldplatten herrührende Verrundung der Kennlinie führt jedoch im Zusammenwirken mit dem theoretisch tangensförmigen Verlauf zu einer gut linearen Kennlinie über einen Winkelbereich von 90°.

Die Erfindung ermöglicht eine einfache Herstellung von kontaktlosen Drehpotentiometern, die vorzugsweise dann vorteilhaft einzusetzen sind, wenn Verschleißfreiheit und geringer Aufwand eine Genauigkeit insgesamt von ± 5% rechtfertigen.

Die eingangs erwähnte Temperaturkompensation kann vorteilhaft angewandt werden, da sie neben der Kompensation der Temperaturabhängigkeit sogar noch eine geringe Vergrößerung des linearen Bereiches der Kennlinie bewirkt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf das kontaktlose Drehpotentiometer,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Drehpotentiometers der Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der magnetisch wirksamen Teile.

In Fig. 1 ist ein Steuerteil 2 (Magnet oder Eisenteil) mit einer Drehachse 7 direkt über einem Luftspalt 4 oberhalb einer Feldplatte 1 vorgesehen. Dadurch wird durch die Feldplatte 1 ein hoher Magnetfluß erzielt, und die Signalamplitude beträgt im linearen Bereich 60% der Betriebsspannung. Die Abweichungen von der Linearität betragen ca. ± 2% der Gesamtamplitude, wobei auf keinen Fall ein Fehler von ± 5% überschritten wird.

Bei Ansteuerung mit einem Eisenteil für das Steuerteil 2 wird unter der Feldplatte ein Magnet 10 angeordnet, um den Steuerfluß für die Feldplatte 1 zu liefern. Auch bei Ansteuerung mit einem Magneten für das Steuerteil 2 kann dieser zusätzliche Magnet 10 verwendet werden, um den Ausgangsspannungshub des Potentiometers zu erhöhen. Die günstigen Eigenschaften der Kennlinie werden dadurch nicht verschlechtert.

Mechanische Unsauberkeiten der ansteuernden Magnete 6 des Steuerteils 2 können keine "Feinstruktur" der Kennlinie hervorrufen, da die Bewegungsrichtung quer zur Magnetkante 6 verläuft.

Durch die Anordnung der Feldplatte 1 und der Steuerteile 2 ist der Aufbau wenig kritisch gegen Toleranzen der mechanischen Teile. Geringe Abweichungen der Drehachse 7 von der geometrischen Mitte der Feldplatte 1 und Schwankungen des Luftspaltes 4 beeinflussen etwas den Ausgangssignalhub, aber nicht die Linearität der Kennlinie.


Anspruch[de]
  1. 1. Kontaktloses Drehpotentiometer mit einem offenen magnetischen Kreis, bei dem das von einem Steuerteil (2) erzeugte und durch zwei magnetisch beeinflußbare Sensorelemente (1) verlaufende Magnetfeld kontinuierlich verändert wird, bei dem die geometrische Form des Steuerteils (2) so gewählt ist, daß die Ausgangsspannung des Drehpotentiometers linear zur Drehung des Steuerteils (2) ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensorelemente (1) ein Feldplattendifferentialfühler mit zwei streifenförmigen Feldplatten eingesetzt ist, daß die beiden streifenförmigen Feldplatten parallel zueinander angeordnet sind, daß das Steuerteil (2) vor der Stirnfläche der beiden Feldplatten mit senkrecht auf der Stirnfläche stehender Drehachse (7) rotiert, daß diese Drehachse (7) in der Mitte zwischen den beiden streifenförmigen Feldplatten angeordnet ist und daß das Steuerteil (2) in der Draufsicht auf die Sensorenelemente (1) eine halbkreisförmige Mantellinie aufweist.
  2. 2. Drehpotentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerteil (2) ein Magnet vorgesehen ist.
  3. 3. Drehpotentiometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Magnet noch ein weiterer Magnet (10) vorgesehen ist.
  4. 4. Drehpotentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerteil (2) ein Eisenteil mit einem zusätzlichen Magneten (10) vorgesehen ist.






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