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Vorrichtung zur mehrkanaligen Sollwerteinstellung und Istwerterfassung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000125525D
Publication Date: 2005-Jun-06

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Abstract

Eine Vorrichtung zur mehrkanaligen Sollwerteinstellung und Istwerterfassung mit einer induktiven Flachspule, die eine Messoberfläche aufweist, umfasst ein von der Messoberfläche der Flachspule beabstandetes, elektrisch leitendes Abdeckelement. Die Position des Abdeckelements relativ zur Flachspule ist verstellbar und definiert die Grösse eines an der Flachspule erfassbaren Signals. Die Vorrichtung kann in verschiedenen Anwendungen als kompakte, robuste, einfache und kostengünstige Konstruktion eingesetzt werden, beispielsweise zur exakten Steuerung einer Variablen (Sollwerteinstellung), zur exakten Zustandsrückmeldung (Istwerterfassung), wie beispielsweise der Weglängemessung oder Positionsbestimmung, oder auch als prellfreier einstufiger oder mehrstufiger Schalter (Sollwerteinstellung).

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Vorrichtung zur mehrkanaligen Sollwerteinstellung und Ist­wert­­erfassung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mehrkanaligen Sollwertein­stel­lung und Istwerterfassung, welche in verschiedenen Anwen­dun­gen einsetzbar ist.

In der Mess- und Regeltechnik werden in verschiedenen Anwen­dungen resistive Schiebe- oder Drehpotentiometer eingesetzt, beispielsweise zur Sollwerteinstellung oder in der Ist­werterfassung. Dabei wird typischerweise mit einem auf einer Widerstandsbahn bewegbaren Schleifer entweder der abge­grif­fene elektrische Widerstand geändert, wobei der Übergangs­wi­derstand des Schleifers selbst mitberücksichtigt werden muss, oder es wird eine Teilspannung einer festen, an den En­den der Widerstandsbahn angelegten Spannung abgegriffen. Durch die Betätigung des Schleifers kann die Widerstands­schicht der Wi­derstandsbahn und/oder auch des Schleifers selbst abgenutzt werden, wodurch die elektronischen Eigen­schaften des Poten­tiometers während des Betriebs ungewollt verändert werden. Auch eine Verschmutzung der Widerstandsbahn bzw. des Schlei­fers kann diese Eigenschaften unbeabsichtigt beeinflussen. Robuste, verschmutzungsresistente, hochexakte resistive Po­tentiometer sind dementsprechend fertigungstech­nisch aufwän­dig und teuer. Ausserdem muss bei einer digitalen Verarbei­tung des Signals des Potentiometers (z.B. der Span­nung) ein Analog-Digital-Wandler (AD-Wandler) eingesetzt wer­den, der sehr teuer sein kann, insbesondere bei einer hohen Auflösung.

Ein weiterer Nachteil kann der Energieverbrauch darstellen. Es hat sich nämlich gezeigt, dass sich der Rauschabstand mit zunehmendem Ohmwert verringert.

Aus der EP 1 248 076 A1 ist ein induktiver Sensor zur Posi­tionierung von Werkstücken in Fertigungsprozessen bekannt. Dabei wird ein metallisches Werkstück berührungsfrei parallel über eine Flachspule des ortsfesten induktiven Sensors ge­führt und eine im Werkstück vorhandene Kontur, Vertiefung oder Bohrung erfasst. Dieses Erfassen erfolgt durch ein Be­aufschlagen der Flachspule mit einem hochfrequenten Wechsel­strom, wodurch ein Magnetfeld erzeugt wird, in welches das Werkstück geführt wird. Die wechselnde Kontur des Werkstücks bewirkt eine Impedanzänderung der Flachspule, die für die Po­sitionsmessung benutzt wird. Über ein an der Flachspule er­fassbares Signal, welches mit wechselnder Kontur des Werk­stücks ändert, kann die Position des Werkstücks genau be­stimmt werden. Als Signal kann beispielsweise die Resonanz­frequenz des aus der Flachspule und einem Kondensator gebil­deten Schwingkreises oder die Amplitude der an der Flachspule anliegenden Wechselspannung erfasst werden.

Der beschriebene induktive Sensor muss genau auf ein vordefi­niertes Werkstück abgestimmt sein und bei wechselnden Werkstücken neu eingestellt und geeicht werden. Ausserdem ist er konstruktiv auf bestimmte körperliche Merkmale des Werk­stücks abgestimmt und grundsätzlich nicht für ander...