Die Erfindung betrifft einen berührungslosen, elektrischen Stellungssignalgeber mit mindestens einer länglichen Spule mit einem innerhalb derselben axial verschiebbaren ferromagnetischen Körper, von dessen Stellung das zu erzeugende Stellungssignal abhängig ist, wobei die Spule eine Wicklung aufweist, deren Windungsdichte sich über die Länge der Spule verändert, und wobei die Spule zwei Anschlüsse für eine Quelle einer sich periodisch ändernden Spannung sowie einen Abgriff für eine Messspannung aufweist.
Ein Geber dieser Art ist aus der schweizerischen Patentschrift 492 202 bekannt. Bei diesem Geber ist die Wirkung, deren Windungsdichte sich über die Länge der Spule verändert, so ausgebildet, dass die Windungsdichte vom einen Spulenende zum anderen Spulenende zu- oder abnimmt. Ausserdem weist die Spule des bekannten Gebers eine weitere Wicklung auf, die konstante Windungszahl pro Längeneinheit aufweist und innerhalb der erstgenannten Wicklung angeordnet ist. Der bekannte Geber hat den Nachteil, dass bei sich ändernder Temperatur ein erheblicher, nur schwer zu kompensierender Messfehler auf tritt, da der Widerstand der Wicklungen temperaturabhängig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stellungssignalgeber der eingangs genannten Art zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Wicklung in etwa der halben Länge der Spule einen Bereich aufweist, in dem die Windungsdichte der Wicklung ein Minimum ist, dass die Windungsdichte von diesem Minimum aus nach beiden Enden hin anwächst und dass der Abgriff für die Messspannung im Bereich des Minimums liegt. Durch diese Ausbildung der Wicklung wird bei gleichem Auflösungsvermögen wie beim bekannten Geber die Windungszahl und damit die Drahtlänge wesentlich kleiner. Wegen der verringerten Drahtlänge sind die Masse und damit die thermische Trägheit der Wicklung viel geringer, so dass der durch Temperaturänderungen bedingte transiente Messfehler vernachlässigbar ist. Der neue Geber arbeitet somit auch während raschen Anwärm- und Abkühlphasen einwandfrei.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Wicklung über die Länge der Spule in mehrere Abschnitte unterteilt und die Windungsdichte ändert sich von Abschnitt zu Abschnitt stufenweise. Hierdurch vereinfacht sich das Wickeln der Spule und die Festigkeit des Spulenkörpers wird grösser.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Wicklung auf einen Spulen träger aus eloxiertem Aluminium aufgebracht, der an mindestens einer Stelle seines Umfangs einen sich über die Länge der Spule erstreckenden Schlitz aufweist. Die Verwendung von Aluminium für den Spulenträger erlaubt, den neuen Geber in hohen Temperaturbereichen zu verwenden, z. B. in Verbindung mit Dampfventilen.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Spulenträger zwischen je zwei Abschnitten der Wicklung einen radial geschlitzten Zwischenflansch auf. Die zwischen den Wicklungsabschnitten befindlichen Zwischenflansche wirken als willkommene Wärmebrücken, die bei transienten Temperaturzuständen einem raschen Temperaturausgleich der Spule dienen.
Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung des erfindungsgemässen Stellungssignalgebers, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Spulenträger auf einem mit einem Ventilgehäuse verbundenen, an seinem freien Ende geschlossenen Rohr angeordnet ist, in dem der ferromagnetische, mit dem Verschlussteil des Ventils verbundene Körper axial verschiebbar ist. Durch das mit dem Ventilgehäuse verbundene Rohr kann eine Schiebedichtung vermieden werden, was besonders in der Nukleartechnik vorteilhaft ist, da auf dem Nukleargebiet Schiebedichtungen meistens nicht zugelassen sind.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind der Wicklung zwei in Serie geschaltete Widerstände mit einem Zwischenabgriff parallel geschaltet und der Zwischenabgriff und der Abgriff für die Messspannung bilden den Signalausgang des Gebers. Diese Schaltung hat den Vorteil, dass die Messgenauigkeit erhöht wird. Zweckmässig sind bei dieser Schaltung die Impedanzen der beiden Widerstände verschieden gross.
Hierdurch kann ein monotones Ansteigen der zwischen den beiden Abgriffen auftretenden Spannungsdifferenz erzielt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform sind der Zwischenabgriff und der Abgriff für die Messspannung mit einem Differenzverstärker verbunden. Dies gestattet, mit kleineren Oszillatorleistungen zu arbeiten, wodurch ein billigerer Oszillator verwendet werden kann. Ausserdem wird eine zu starke unsymmetrische Erwärmung der Wicklung vermieden, was zu Messungenauigkeiten führen könnte.
Schliesslich ist es nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung möglich, den Ausgang des Differenzverstärkers mit einem Gleichrichter zu verbinden, dessen Ausgang auf einen Verstärker mit zusätzlichen Filtereigenschaften geschaltet ist.
Durch den Gleichrichter werden störende Wechselstromeinstreuungen auf die an seinem Ausgang angeschlossenen Leitungen eliminiert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch den mechanischen Teil eines Stellungssignalgebers nach der Erfindung,
Fig. 2 ein Schaltbild des elektrischen Teils des Signalgebers und
Fig. 3 ein Spannungsdiagramm
Gemäss Fig. 1 ist mit 1 ein Teil eines Ventilgehäuses bezeichnet, das eine Bohrung 3 aufweist, durch die sich ein axial verschiebbares Rohr 20 erstreckt, das mit dem nicht gezeichneten, mit der Sitzfläche des Ventils zusammenwirkenden Verschlussteil verbunden ist. Das Rohr 20 trägt zwei ringförmige ferromagnetische Körper 22 und 25, die durch eine Hülse 23 in gegenseitigem Abstand gehalten werden.
Mit dem Rohr 20 sind die beiden Körper 22 und 25 innerhalb eines an seinem oberen Ende verschlossenen, rohrförmigen Deckels 5 axial verschiebbar, der an seinem unteren Ende einen Flansch 4 aufweist, mit dem er in eine Erweiterung der Bohrung 3 hineinragt. Der Deckel 5 besteht aus austenitischem Werkstoff, ist also nicht magnetisierbar. Zwischen dem Flansch 4 und dem Gehäuse 1 ist eine flache Ringdichtung 2 vorgesehen. Der Flansch 4 wird über einen Druckflansch 10 mittels mehrerer Dehnschrauben 12, von denen nur eine in Fig. 1 zu sehen ist, in die Erweiterung der Bohrung 3 gepresst. Der Flansch 10 ist Teil eines Mantels 9, der den Deckel 5 mitsamt zwei darauf angebrachten länglichen Spulen 6 und 7 umgibt. Über den Mantel 9 ist eine Blechkappe
16 gestülpt, die am Flansch 10 mittels Schrauben 17 befestigt ist und die Anordnung gegen Stoss schützt.
Am unteren Ende weist die Blechkappe zwei schlitzartige Löcher 18 auf, von denen in Fig. 1 nur eines sichtbar ist.
Im folgenden wird nur eine der beiden gleich ausgebildeten Spulen 6 und 7 beschrieben, die zu Redundanzzwecken zweifach vorgesehen sind. Die Spule 7 weist einen zylindrischen Spulenträger 30 auf, der an seinen beiden Enden mit je einem dicken Flansch 31 versehen ist. Über die Länge des Spulenträgers gleichmässig verteilt sind vierzehn wesentlich dünnere Zwischenflansche 32 vorgesehen, die zusammen mit den Endflanschen 31 fünfzehn nach aussen offene Kammern begrenzen.
An einer Stelle seines Umfangs ist der Spulenträger 30 über seine ganze Länge mit einem nicht dargestellten Schlitz und auf der dazu diametral gegenüberliegenden Stelle sind nur die Zwischenflansche 32 mit je einem Radialschlitz versehen. Der Spulenträger besteht aus eloxiertem Aluminium, so dass die Oberfläche eine elektrisch nichtleitende Oxydschicht bildet. Die mittlere Kammer 40 des Spulenträgers weist keine Wicklung auf, wogegen die übrigen vierzehn Kammern mit Wicklungen unterschiedlicher Windungszahl versehen sind. Die beiden der Kammer 40 benachbarten Kammern 41 und 42 sind beispielsweise mit 50 Windungen versehen, während die dann beidseits folgenden Kammern 43, 44 je 50 Windungen mehr als die Kammern 41, 42 aufweisen.
Die beidseits den Kammern 43,44 folgenden Kammern haben wiederum 50 Windungen mehr u.s.w. Die beiden letzten Kammern 47 und 48 sind also mit je 350 Windungen gefüllt. Alle Windungen einer Spule bestehen aus einem fortlaufenden Draht, der durch den Radialschlitz hindurch von Kammer zu Kammer geführt wird, so dass die gesamte Wicklung der Spule zwei Enden aufweist. Die beiden Enden sind mit je einem Leiter 52 und 5 ^ verbunden, die über eine Bohrung 60 im Flansch 10 des Mantels 9 herausgeführt sind. An dem die mittlere Kammer 40 durchquerenden Drahtabschnitt ist mittels eines dritten Leiters 54 ein Abgriff für die Messspannung angeschlossen. Dieser dritte Leiter 54 ist ebenfalls durch die Bohrung 60 herausgeführt.
Die Spule 6 ist genau gleich aufgebaut wie die Spule 7, und beide Spulen sind, übereinander angeordnet, auf dem Flansch 4 des rohrförmigen Deckels 5 abgestützt. Zwischen dem in Fig. 1 oberen Flansch 31 der Spule 7 und derStirnwand 13 des Mantels 9 ist eine Tellerfeder 8 vorgesehen, die beide Spulen auf den Flansch 4 drückt. Die beiden ferromagnetischen Körper 22 und 25, deren gegenseitiger Abstand gleich der Länge einer Spule ist und die durch einen Bördelrand 26 auf dem Rohr 20 gesichert sind, wirken mit der Spule 6 bzw. 7 zusammen.
Am äusseren Ende der Bohrung 60 für die Herausführung der insgesamt sechs Leiter 52, 53, 54 der beiden Spulen 6 und 7 ist eine Muffe 62 mit einem eingelöteten Isolierrohr 63 angebracht.
Die Muffe 62 wird durch eine Wurmschraube 64 gegen axiales Verschieben gesichert. Das Isolierrohr 63 mit den sechs Leitern darin führt zu der in Fig. 2 dargestellten elektrischen Schaltung. Die Bohrung 60 ist durch einen Schlitz 61 in Fig. 1 nach unten offen, wodurch das Einbringen der sechs Leiter in die Bohrung erleichtert wird.
Im Mantel 9 sind Löcher 70 und 71 vorgesehen, die - zusammen mit den Löchern 18 in der Kappe 16-verhindern, dass sich im Falle eines Undichtwerdens des Deckels 5 ein unzulässiger Druck im vom Mantel 9 oder von der Kappe 16 umschlossenen Raum aufbaut.
In Fig. 2 versinnbildlicht der strichpunktierte Rahmen das in Fig. 1 Dargestellte, wobei der Einfachheit halber das axial verschiebbare Rohr 20 mit nur dem einen ferromagnetischen Körper 25 und nur der einen Spule 7 wiedergegeben ist. Die mit den beiden Wicklungsenden verbundenen Leiter 52 und 53 sind mit den Ausgangsklemmen eines Oszillators 80 verbunden. Mit den beiden Leitern sind ausserdem parallel zum Oszillator 80 zwei Ohm'sche Widerstände 81 und 82 verbunden, von denen der Widerstand 81 grösser ist als der Widerstand 82; die beiden
Widerstände sind in Reihe geschaltet. Zwischen den beiden
Widerständen ist ein Zwischenabgriff 79 vorgesehen, der auf einen Differenzverstärker 83 geschaltet ist, der ausserdem mit dem Abgriff 54 für die Messspannung der Spule 7 verbunden ist.
Der Ausgang des Differenzverstärkers 83 ist mit einem
Gleichrichter 84 verbunden, dessen Ausgang auf einen Ver stärker 85 geschaltet ist, der zusätzlich mit einer Filterwirkung ausgestattet ist. Der Ausgang dieses Verstärkers 85 bildet gegenüber der Masse 78, mit der auch der Leiter 53 verbunden ist, das gesuchte Stellungssignal.
Im Spannungsdiagramm nach Fig. 3 ist die Funktionsweise des Gebers dargestellt. Über dem den ferromagnetischen Körper 25 tragenden axial verschiebbaren Rohr 20 ist die Spule 7 gezeichnet, über der in Ordinatenrichtung die Momentan ,werte UO und Ut der Oszillatorspannung sowie der entsprechende Momentanwert der Spannung Ub am Zwischenabgriff der beiden Widerstände 81 und 82 aufgetragen sind. Die dick ausgezogene Kurve zeigt in Funktion der Stellung x des Körpers 25 die Momentanspannung Ua am Abgriff 54 der Spule 7. Die momentane Spannungsdifferenz AU entspricht der Differenz der Eingangssignale des Differenzverstärkers 83. Ist, wie zu Fig.
1 beschrieben, die Spule 7 symmetrisch ausgebildet, so beträgt die Momentanspannung am Abgriff 54 Ua = UO2+U', sofern 2 sich der Körper 25 genau auf der Höhe des Abgriffs 54 oder aber beträchtlich ausserhalb der Spule 7 befindet. Wird der Körper 25 in Fig. 3 von rechts her durch die Spule 7 geschoben, so steigt die Momentanspannung Ua bis auf ein Maximum, wonach sie von einem Punkt 90 ab praktisch linear einem Minimum zustrebt (links von Punkt 91). Von diesem Minimum aus steigt die Momentanspannung wieder auf den Mittelwert Uo 2 Ul. Die beiden Widerstände 81 und 82 sind so bemessen, dass die zwischen ihnen abgegriffene Momentanspannung Ub in Punkt 90 gleich der Spannung Ua ist. Der Messbereich des Stel lungsgebers liegt also zwischen den Punkten 90 und 91.
Die Spannung Ub kann auch etwas grösser gewählt werden, so dass bei der unteren Messbereichsgrenze 90 bereits ein kleiner positiver AU-Wert ansteht.
Durch Versuche hat sich gezeigt, dass die Spannungsdifferenz AU über der Grösse x ziemlich genau linear verläuft, wenn die axiale Länge des Körpers 25 grösser ist als die Teilung der
Zwischenflansche 32. Wird keine lineare Spannung angestrebt, weil man beispielsweise in den Endlangen des Hubes ein ge naueres Stellungssignal wünscht, das heisst eine gedehnte Skala, so kann dies dadurch erreicht werden, dass im Bereich der beiden Enden der Spule 7 der Gradient der Windungsdichte er höht wird.
Die zweite Spule 6 ist in gleicher Weise wie die Spule 7 mit einer Schaltung nach Fig. 2 verbunden. Es entstehen dann zwei
Stellungssignale, die nach einer bekannten Redundanzschaltung verarbeitet werden können.
Statt stufenförmig, kann die Spule auch konisch gewickelt werden, indem auf den Spulenträger mit zylindrischer Oberfläche und ohne Zwischenflansche 32 die Wicklung so aufgebracht wird, dass sie zwei gegeneinander gerichtete Konusflächen bilden, wobei die verjüngten Enden der Konen etwa in der Spulenmitte liegen. Es ist auch möglich, eine konische Wicklung zu erhalten, indem man einen Spulenträger verwendet, dessen äussere Oberfläche nach zwei sich schneidenden gleichen Konen ausgebildet ist, wobei - abgesehen von den Endflanschen - der grösste Durchmesser des Spulenträgers in der Mitte liegt. Die Wicklung wird auf diesen Spulenträger so aufgebracht, dass ihre Aussenfläche einen Zylinder bildet, der etwa den gleichen Durchmesser hat wie der grösste Durchmesser der äusseren Oberfläche des Spulenträgers.
Bei dieser zuletzt genannten Ausführungsform der Spule ergibt sich der Vorteil, dass keine Gefahr eines Verrutschens der Windungen besteht, falls der Stellungsgeber axialen Schlagbeanspruchungen unterliegt.
Abweichend von der beschriebenen Ausführungsform ist es auch möglich, die sechs Leiter- anstatt durch den Flansch 10 am oberen Ende des Mantels 9 herauszuführen. Hierbei wird der Mantel 9 zweckmässig so ausgebildet, dass die obere Stirnwand 13 vom zylindrischen Teil des Mantels lösbar ist. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, dass nach Lösen der Stirnwand die beiden Spulen 6 und 7 ausgebaut werden können, ohne dass deswegen das Ventil ausser Betrieb genommen werden muss, weil der rohrförmige Deckel 5 mit dem Ventilgehäuse 1 verbunden bleibt.
Anstatt mit einer Wechselspannung können die Spulen auch mit einer Rechteckspannung oder einer Sägezahnspannung gespeist werden.
The invention relates to a contactless, electrical position signal transmitter with at least one elongated coil with a ferromagnetic body axially displaceable within the same, on the position of which the position signal to be generated is dependent, the coil having a winding, the winding density of which changes over the length of the coil, and wherein the coil has two connections for a source of a periodically changing voltage and a tap for a measurement voltage.
An encoder of this type is known from Swiss patent specification 492 202. With this encoder, the effect, the winding density of which changes over the length of the coil, is designed in such a way that the winding density increases or decreases from one coil end to the other coil end. In addition, the coil of the known transmitter has a further winding which has a constant number of turns per unit length and is arranged within the first-mentioned winding. The known encoder has the disadvantage that when the temperature changes, a significant measurement error that is difficult to compensate occurs because the resistance of the windings is temperature-dependent.
The invention is based on the object of improving a position signal transmitter of the type mentioned at the beginning.
This object is achieved according to the invention in that the winding has an area in about half the length of the coil in which the winding density is a minimum, the winding density increases from this minimum towards both ends and that the tap for the measurement voltage is in the range of the minimum. As a result of this design of the winding, the number of turns and thus the wire length is significantly smaller with the same resolution as in the known encoder. Because of the reduced wire length, the mass and thus the thermal inertia of the winding are much lower, so that the transient measurement error caused by temperature changes is negligible. The new encoder therefore works perfectly even during rapid warming up and cooling down phases.
According to one embodiment of the invention, the winding is divided into several sections over the length of the coil and the winding density changes in stages from section to section. This simplifies the winding of the coil and increases the strength of the coil body.
According to a further embodiment of the invention, the winding is applied to a coil carrier made of anodized aluminum, which has a slot extending over the length of the coil at at least one point on its circumference. The use of aluminum for the coil carrier allows the new encoder to be used in high temperature ranges, e.g. B. in connection with steam valves.
According to a further embodiment of the invention, the coil carrier has a radially slotted intermediate flange between each two sections of the winding. The intermediate flanges located between the winding sections act as welcome thermal bridges, which serve to rapidly equalize the temperature of the coil in the event of transient temperature conditions.
The invention also relates to a use of the position signal transmitter according to the invention, which is characterized in that the coil carrier is arranged on a tube connected to a valve housing and closed at its free end, in which the ferromagnetic body connected to the closure part of the valve is axially displaceable. A sliding seal can be avoided by the tube connected to the valve housing, which is particularly advantageous in nuclear technology, since sliding seals are usually not permitted in the nuclear field.
According to a further embodiment of the invention, two series-connected resistors with an intermediate tap are connected in parallel to the winding, and the intermediate tap and the tap for the measurement voltage form the signal output of the transmitter. This circuit has the advantage that the measurement accuracy is increased. In this circuit, the impedances of the two resistors are expediently of different sizes.
In this way, a monotonous increase in the voltage difference occurring between the two taps can be achieved.
According to a further embodiment, the intermediate tap and the tap for the measurement voltage are connected to a differential amplifier. This makes it possible to work with smaller oscillator powers, which means that a cheaper oscillator can be used. In addition, excessive asymmetrical heating of the winding is avoided, which could lead to measurement inaccuracies.
Finally, according to a further embodiment of the invention, it is possible to connect the output of the differential amplifier to a rectifier, the output of which is connected to an amplifier with additional filter properties.
The rectifier eliminates interfering alternating current interference on the lines connected to its output.
An embodiment of the invention is explained in the following description with reference to the drawing. Show it:
1 shows a section through the mechanical part of a position signal transmitter according to the invention,
Fig. 2 is a circuit diagram of the electrical part of the signal generator and
3 shows a voltage diagram
According to FIG. 1, 1 denotes a part of a valve housing which has a bore 3 through which an axially displaceable tube 20 extends, which is connected to the closure part, not shown, which interacts with the seat surface of the valve. The tube 20 carries two ring-shaped ferromagnetic bodies 22 and 25, which are held by a sleeve 23 at a mutual distance.
With the tube 20, the two bodies 22 and 25 are axially displaceable within a tubular cover 5 which is closed at its upper end and which has a flange 4 at its lower end, with which it protrudes into an enlargement of the bore 3. The cover 5 consists of austenitic material, so it cannot be magnetized. A flat ring seal 2 is provided between the flange 4 and the housing 1. The flange 4 is pressed into the widening of the bore 3 via a pressure flange 10 by means of several expansion screws 12, only one of which can be seen in FIG. 1. The flange 10 is part of a jacket 9 which surrounds the cover 5 together with two elongated coils 6 and 7 attached to it. Over the jacket 9 is a sheet metal cap
16, which is attached to the flange 10 by means of screws 17 and protects the arrangement against impact.
At the lower end, the sheet metal cap has two slot-like holes 18, only one of which is visible in FIG. 1.
In the following, only one of the two identically designed coils 6 and 7 will be described, which are provided twice for redundancy purposes. The coil 7 has a cylindrical coil carrier 30, which is provided with a thick flange 31 at each of its two ends. Evenly distributed over the length of the bobbin are fourteen considerably thinner intermediate flanges 32 which, together with the end flanges 31, delimit fifteen outwardly open chambers.
At one point on its circumference, the coil carrier 30 is provided with a slot (not shown) over its entire length and only the intermediate flanges 32 are each provided with a radial slot at the point diametrically opposite thereto. The coil carrier is made of anodized aluminum, so that the surface forms an electrically non-conductive oxide layer. The middle chamber 40 of the coil carrier has no winding, whereas the remaining fourteen chambers are provided with windings with different numbers of turns. The two chambers 41 and 42 adjacent to the chamber 40 are provided, for example, with 50 turns, while the chambers 43, 44 that then follow on both sides each have 50 turns more than the chambers 41, 42.
The chambers following chambers 43, 44 on both sides again have 50 turns more, etc. The last two chambers 47 and 48 are each filled with 350 turns. All turns of a coil consist of a continuous wire that is guided through the radial slot from chamber to chamber, so that the entire winding of the coil has two ends. The two ends are each connected to a conductor 52 and 5 ^ which are led out via a bore 60 in the flange 10 of the jacket 9. A tap for the measurement voltage is connected to the wire section traversing the central chamber 40 by means of a third conductor 54. This third conductor 54 is also led out through the bore 60.
The coil 6 is constructed in exactly the same way as the coil 7, and both coils, arranged one above the other, are supported on the flange 4 of the tubular cover 5. Between the upper flange 31 of the coil 7 in FIG. 1 and the end wall 13 of the casing 9, a plate spring 8 is provided which presses both coils onto the flange 4. The two ferromagnetic bodies 22 and 25, the mutual spacing of which is equal to the length of a coil and which are secured by a bead 26 on the tube 20, cooperate with the coil 6 and 7, respectively.
At the outer end of the bore 60 for leading out the total of six conductors 52, 53, 54 of the two coils 6 and 7, a sleeve 62 with a soldered-in insulating tube 63 is attached.
The sleeve 62 is secured against axial displacement by a worm screw 64. The insulating tube 63 with the six conductors therein leads to the electrical circuit shown in FIG. The bore 60 is open at the bottom through a slot 61 in FIG. 1, whereby the introduction of the six conductors into the bore is facilitated.
Holes 70 and 71 are provided in the jacket 9, which - together with the holes 18 in the cap 16 - prevent inadmissible pressure from building up in the space enclosed by the jacket 9 or the cap 16 in the event that the cover 5 leaks.
In FIG. 2, the dash-dotted frame symbolizes that shown in FIG. 1, the axially displaceable tube 20 with only one ferromagnetic body 25 and only one coil 7 being shown for the sake of simplicity. The conductors 52 and 53 connected to the two winding ends are connected to the output terminals of an oscillator 80. In addition, two ohmic resistors 81 and 82 are connected to the two conductors parallel to the oscillator 80, of which the resistor 81 is greater than the resistor 82; the two
Resistors are connected in series. Between the two
Resistors, an intermediate tap 79 is provided, which is connected to a differential amplifier 83, which is also connected to the tap 54 for the measurement voltage of the coil 7.
The output of the differential amplifier 83 is with a
Rectifier 84 connected, the output of which is switched to a stronger Ver 85, which is also equipped with a filter effect. The output of this amplifier 85 forms the position signal sought in relation to the ground 78, to which the conductor 53 is also connected.
The mode of operation of the encoder is shown in the voltage diagram according to FIG. 3. The coil 7 is drawn above the axially displaceable tube 20 carrying the ferromagnetic body 25, above which the instantaneous values UO and Ut of the oscillator voltage and the corresponding instantaneous value of the voltage Ub at the intermediate tap of the two resistors 81 and 82 are plotted in the ordinate direction. The bold curve shows the instantaneous voltage Ua at the tap 54 of the coil 7 as a function of the position x of the body 25. The instantaneous voltage difference AU corresponds to the difference between the input signals of the differential amplifier 83.
1, the coil 7 is symmetrical, the instantaneous voltage at the tap 54 is Ua = UO2 + U ', provided that the body 25 is exactly at the level of the tap 54 or significantly outside the coil 7. If the body 25 in FIG. 3 is pushed through the coil 7 from the right, the instantaneous voltage Ua rises to a maximum, after which it tends towards a minimum practically linearly from a point 90 (to the left of point 91). From this minimum, the instantaneous voltage rises again to the mean value Uo 2 Ul. The two resistors 81 and 82 are dimensioned such that the instantaneous voltage Ub tapped between them at point 90 is equal to the voltage Ua. The measuring range of the position transmitter is therefore between points 90 and 91.
The voltage Ub can also be selected to be somewhat larger, so that a small positive AU value is already present at the lower measuring range limit 90.
Experiments have shown that the voltage difference AU over the size x is fairly exactly linear when the axial length of the body 25 is greater than the division of the
Intermediate flanges 32. If a linear voltage is not sought, for example because a more precise position signal is desired in the end lengths of the stroke, i.e. a stretched scale, this can be achieved by setting the gradient of the winding density in the area of the two ends of the coil 7 is raised.
The second coil 6 is connected in the same way as the coil 7 to a circuit according to FIG. Then two emerge
Position signals that can be processed according to a known redundancy circuit.
Instead of stepwise, the coil can also be wound conically by applying the winding to the coil carrier with a cylindrical surface and without intermediate flanges 32 in such a way that they form two conical surfaces facing each other, with the tapered ends of the cones being approximately in the center of the coil. It is also possible to obtain a conical winding by using a coil former, the outer surface of which is designed like two intersecting cones, with the largest diameter of the coil former in the middle, apart from the end flanges. The winding is applied to this coil carrier in such a way that its outer surface forms a cylinder which has approximately the same diameter as the largest diameter of the outer surface of the coil carrier.
This last-mentioned embodiment of the coil has the advantage that there is no risk of the windings slipping if the position transmitter is subject to axial impact loads.
In a departure from the embodiment described, it is also possible to lead out the six conductors instead of through the flange 10 at the upper end of the jacket 9. Here, the jacket 9 is expediently designed such that the upper end wall 13 can be detached from the cylindrical part of the jacket. Such an embodiment has the advantage that after loosening the end wall the two coils 6 and 7 can be removed without the valve having to be taken out of operation because the tubular cover 5 remains connected to the valve housing 1.
Instead of an alternating voltage, the coils can also be fed with a square wave voltage or a sawtooth voltage.