AT11896U1 - Kontaktloses elektrisches steuergerät - Google Patents

Abstract

Um einen Linearaktuator auf Basis gekoppelter magnetischer Kreise anzugeben, der einen linearen Zusammenhang zwischen Bewegung des Aktuatorelements und Ausgangssignal gewährleistet und unempfindlich gegenüber magnetischen Fremdfeldern ist, wird ein Joch 2 in einer Bewegungsebene 10, die gleiche Luftspaltlänge zwischen den Sensorschenkeln 8, 9 und dem Joch 2 ergibt, bewegbar angeordnet und die Geometrie des Jochs 2 derart ausgeführt, dass bei Bewegung des Jochs 2 die Abnahme der überdeckten Fläche ALS1 zwischen Joch 2 und erstem Sensorschenkel 9 der Zunahme der überdeckten Fläche ALS2 zwischen Joch 2 und zweitem Sensorschenkel 8 entspricht und die jeweiligen ersten Ableitungen der beiden überdeckten Flächen ALS1, ALS2 konstant sind.

Description

österreichisches Patentamt AT 11 896 U1 2011-06-15

Beschreibung

KONTAKTLOSES ELEKTRISCHES STEUERGERÄT

[0001] Die gegenständliche Erfindung betrifft ein kontaktloses elektrisches Steuergerät mit zwei magnetischen Kreisen, die durch ein gemeinsames Joch, einen gemeinsamen Kern und eine gemeinsame Erregerspule magnetisch miteinander verkoppelt sind und in jedem magnetischen Kreis eine Sensorspule angeordnet ist, wobei die Erregerspule auf einem gemeinsamen Erregerschenkel des Kerns und die Sensorspulen auf einem ersten und zweiten Sensorschenkel des Kerns angeordnet sind und die Erregerspule zwischen den beiden Sensorspulen angeordnet ist und wobei das Joch gegenüber den freien Enden der Schenkeln, diese zumindest teilweise überdeckend und relativ zum Kern bewegbar angeordnet ist und das Ausgangssignal des Steuergeräts durch die Spannungsdifferenz der beiden in den Sensorspulen induzierten Spannungen bestimmt wird.

[0002] Zur Umsetzung von geringen, weitgehend kraftfreien mechanischen Bewegungen in elektrische Stellsignale, die dann in weiterer Folge wiederum als Steuersignal verwendet werden können, werden meist als Linearhebel, Kreuzhebel oder Joysticks bezeichnete Aktuatoren (bzw. Steuergeräte) verwendet. Die so genannten Linearhebel wandeln eine eindimensionale Rotations- oder Translationsbewegung, z.B. durch einen Hebel, der um einen Drehpunkt verschwend werden kann, in ein elektrisches Signal um. Dabei ist der funktionale Zusammenhang zwischen dem Drehwinkel im Stellbereich [-(pmax;+ <pmax] oder der Auslenkung [-Xmaxi+Xmad und dem elektrischen Ausgangssignal oft linear. Somit wird jeder Auslenkung im Stellbereich ein dazu proportionales Ausgangssignal zugeordnet. Oft besitzen diese Linearhebel auch eine Neutralstellung. Eine Rückholfeder kann nach der Auslenkung des Linearhebels dafür sorgen, dass nach dem Loslassen des Betätigungshebels wiederum die Neutralstellung eingenommen wird.

[0003] Die so genannten Kreuzhebel sind zweidimensionale Aktuatoren und wandeln zwei eindimensionale Bewegungen (Rotation oder Translation) in zwei zugeordnete elektrische Signale um. Sie weisen alle Eigenschaften des Linearhebels in dazu analoger Weise auf. Somit werden jeder zweidimensionalen Auslenkung im Stellbereich zwei funktional zugeordnete Ausgangssignale zugeordnet. Meist besitzen diese Kreuzhebel für jede Achse eine Neutralstellung. Dabei können wieder Rückholfedern nach Auslenkung des Kreuzhebels dafür sorgen, dass nach dem Loslassen des Betätigungshebels wiederum in beiden Achsen die Neutralstellung eingenommen wird. Manchmal bezeichnet man diese Kreuzhebel auch als Joysticks.

[0004] Darüber hinaus sind auch Kreuzhebel mit einer dritten Achse bekannt. Bei diesem Typ von Aktuator ist in den Bedienknauf des Kreuzhebels eine weitere (dritte) Drehachse in Form einer Verdrehung des Bedienknaufs integriert.

[0005] Die bekannten Aktuatoren arbeiten nach verschiedensten Funktionsprinzipien, wie z.B. resistiv ratiometrisch, Bestimmung des Durchlichtanteiles (optisch), Absolutwertgeber (optisch), Absolutwertgeber mit Schaltern (elektrisch), magnetische Resolver oder Hallsensoren.

[0006] An ein neuartiges Aktuatorprinzip werden hohe Anforderungen gestellt, die idealer Weise zu erfüllen sind. Gewünscht wird ein berührungsloses Messprinzip, das weitgehend verschleißfrei arbeitet und keine elektrischen Kontakte aufweist, die einerseits einer mechanischen Abnützung ausgesetzt sind und andererseits Probleme, bedingt durch zu geringe Kontaktströme, bereiten können. Darüber hinaus soll eine hohe Robustheit gegenüber Feuchtigkeit (idealer Weise hermetische Dichtheit), eine Unempfindlichkeit gegenüber Temperaturschwankungen, keine Alterungseffekte, eine Unempfindlichkeit gegenüber magnetischen Fremdfeldern (insbesondere Gleichfeldern) und eine geringe Leistungsaufnahme erzielt werden und es soll aus Gründen der Minimierung des Energieverbrauches auch ein intermittierender Betrieb möglich sein. Und das alles soll natürlich zu möglichst geringen Produktkosten realisierbar sein. Bei Berücksichtigung dieser Anforderungen scheiden resistiv ratiometrische Lösungen (Potentiometer) wegen der elektrischen und mechanischen Schleiferkontaktierung und der damit verbunde- 1/9 österreichisches Patentamt AT 11 896 U1 2011-06-15 nen Oxidationsgefahr durch geringe Kontaktströme, sowie der mechanischen Abnützung des Kontaktes aus. Alle optischen Messverfahren weisen hohe Sensibilitäten gegenüber Kriechströmen auf, die in erster Linie durch das Eindringen von Feuchtigkeit verursacht werden. Ferner sind die analog arbeitenden optischen Messverfahren obendrein noch erheblichen Alterungseffekten und Empfindlichkeiten gegenüber Temperaturschwankungen ausgesetzt. Hallsensoren haben nachteiliger Weise aufgrund des prinzipbedingt notwendigen Sensorstromes im Hallelement eine erhöhte Leistungsaufnahme. Ferner muss aufgrund der geringen Hallspannungen und der dadurch notwendigen hohen Verstärkungsfaktoren mit teilweise erheblichen Nullpunktdrifts gerechnet werden. Darüber hinaus besteht erhöhte Sensibilität im Zusammenhang mit externen magnetischen Gleichfeldern, die beispielsweise von externen Permanentmagneten verursacht werden können, da der Hallsensor prinzipbedingt nicht zwischen internem Aktuatorgleichfeld und externem Störfeld unterscheiden kann. Lösungen nach dem Resol-verprinzip sind zwar aus technischer Sicht für dieses Anwendungsfeld gut geeignet, scheiden aber aus Kostengründen aus.

[0007] Daneben gibt es noch Aktuatoren, die als Funktionsprinzip die elektromagnetische Induktion nutzen. Ein solcher Aktuator ist z.B. aus der EP 266 829 A1 bekannt. Dabei ist auf einem ersten Substrat eine Erregerspule und auf einem zweiten Substrat eine Anzahl von Sensorspulen (pro Freiheitsgrad zwei Spulen) angeordnet. Die Erregerspule erzeugt ein konstantes elektromagnetisches Feld, das in den Sensorspulen eine entsprechende Spannung induziert. Bei einer Auslenkung der Erregerspule ändert sich die induzierte Spannung in gewissen Sensorspulen, womit die Auslenkung des Hebels detektiert werden kann und daraus ein entsprechendes Steuersignal erzeugt werden kann. Dieses Aktuatorprinzip erlaubt neben den normalen Freiheitsgraden in x-, y- und z-Richtung (bewirkt durch ein Verschwenken des Hebels um die x- oder y-Achse und durch Verschieben des Hebels in z-Richtung) auch einen weiteren Freiheitsgrad, nämlich das Verdrehen des Hebels um die z-Achse. Um diese Bewegung auch detektieren zu können, ist allerdings eine nicht rotationssymmetrische Erregerspule erforderlich. Daraus ergibt sich jedoch kein prinzipiell erwünschter linearer Zusammenhang zwischen Verdrehung um die z-Achse und Sensorsignal. Eine solche Anordnung ist darüber hinaus auch sehr empfindlich gegenüber einer Beeinflussung durch magnetische Fremdfelder.

[0008] Andere Aktuatoren nutzen gekoppelte magnetische Kreise, um die Auslenkung eines Bedienhebels zu erfassen. Ein solcher Aktuator geht z.B. aus der US 2 903 663 hervor. Dabei ist auf einem gemeinsamen Kern eine Erregerspule zwischen zwei (bei zwei Betätigungsrichtungen vier) Sensorspulen angeordnet. Der Bedienhebel bewegt ein gemeinsames Joch, womit sich die magnetischen Flüsse in den verschiedenen magnetischen Kreisen verändern, wenn das Joch bewegt wird. Der magnetische Fluss bewirkt in einer Sensorspule eine Sensorspannung, die wiederum erfasst und einer Bewegung des Bedienhebels zugeordnet werden kann und folglich als Steuersignal genutzt werden kann. Der Bedienhebel wird dabei um eine Drehachse verschwenkt, die normal auf die Längsachse der Erregerspule angeordnet ist. Dadurch ergibt sich ein in der Regel nicht erwünschter, nichtlinearer Zusammenhang zwischen Auslenkung des Bedienhebels und der Ausgangsspannung der Sensorspulen.

[0009] Ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen Bewegung des Aktuatorelements und Ausgangssignal ist aber in der Regel unerwünscht, da dadurch ein erhöhter Aufwand in der Auswertung der Ausgangssignale notwendig wird oder die Bedienbarkeit des Aktuators durch unterschiedliche Empfindlichkeiten leidet. Darüber hinaus sind solche Lösungen bei der Inbetriebnahme schwer kalibrierbar.

[0010] Die Aufgabe der gegenständlichen Erfindung liegt nun darin, einen Linearaktuator anzugeben der die obigen Anforderungen erfüllt und die oben angeführten Nachteile nicht aufweist und insbesondere einen weitgehend linearen Zusammenhang zwischen Bewegung des Aktuatorelements und Ausgangssignal gewährleistet und unempfindlich gegenüber magnetischen Fremdfeldern ist.

[0011] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sich das Joch parallel zu einer, durch die beiden Sensorschenkel derartig festgelegten, Bewegungsebene bewegt, die 2/9 österreichisches Patentamt AT11 896 U1 2011-06-15 gleiche Luftspaltlänge zwischen den Sensorschenkeln und dem Joch ergibt. Damit ist die Luftspaltlänge konstant und unabhängig von der Bewegung des Joches. Darüber hinaus ist die Geometrie des Jochs derart ausgeführt, dass bei Bewegung des Jochs die Abnahme der überdeckten Fläche zwischen Joch und erstem Sensorschenkel der Zunahme der überdeckten Fläche zwischen Joch und zweitem Sensorschenkel entspricht und die jeweiligen ersten Ableitungen der beiden überdeckten Flächen als Funktion der physikalischen Bewegungsgröße (Rotation oder Translation) jeweils konstant bleiben. Dadurch, dass das Steuergerät auf Basis von gekoppelten magnetischen Kreisen funktioniert, ist es unempfindlich gegenüber Fremdfeldern, da ein Fremdfeld in beiden magnetischen Kreisen gleichermaßen wirkt. Durch die spezielle Ausgestaltung und Anordnung des Jochs wird der gewünschte lineare Zusammenhang zwischen Bewegung und Ausgangssignal sichergestellt.

[0012] Vorteilhaft lässt sich damit ein Steuergerät verwirklichen, das eindimensionale Rotationsoder Translationsbewegungen in ein elektrisches Ausgangssignal umwandelt.

[0013] Wenn ein Bandpassfilter vorgesehen ist, dem die Spannungsdifferenz der beiden in den Sensorspulen induzierten Spannungen zugeführt wird, kann die Unempfindlichkeit gegenüber magnetischen Fremdfeldern erhöht werden.

[0014] Vorteilhaft ist eine Synchrongleichrichterschaltung vorgesehen, der das, eventuell verstärkte, bandpassgefilterte Signal, zugeführt wird, womit aus der Phasenbeziehung des Ausgangssignals des Steuergeräts in Bezug auf die Spannung der Erregerspule die Auslenkungsrichtung des Steuergerät bestimmbar ist.

[0015] Das erfindungsgemäße Steuergerät kann besonders vorteilhaft in einer Funkfernsteuerung für hydraulische Hebesysteme, insbesondere für LKW-Krane oder LKW-Hubarbeitsbüh-nen, verwendet werden.

[0016] Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend anhand der beispielhaften, schematischen, nicht einschränkenden und vorteilhafte Ausgestaltungen zeigenden Figuren 1 bis 3 erläutert. Dabei zeigt [0017] Fig. 1 eine Seitenansicht des magnetischen Teils eines erfindungsgemäßen kontaktlosen elektrischen Steuergeräts und [0018] Fig. 2 und 3 jeweils eine Draufsicht des erfindungsgemäßen kontaktlosen elektrischen

Steuergeräts.

[0019] Das erfindungsgemäße kontaktlose elektrische Steuergerät 1 arbeitet, wie in Fig. 1 dargestellt, mit zwei magnetisch gekoppelten Kreisen, bestehend jeweils aus einem Sensorschenkel 8, 9 eines gemeinsamen Kerns 3 und einem gemeinsamen Erregerschenkel bzw. Mittelschenkel 7. Die magnetischen Kreise werden jeweils durch ein gemeinsames Joch 2 geschlossen. Der Erregerschenkel 7 ist zwischen den beiden, hier diametral angeordneten, Sensorschenkeln 8, 9 angeordnet und das Joch 2 ist gegenüber den freien Enden der Schenkeln 7, 8, 9 angeordnet. Zwischen Joch 2 und den Schenkeln 7, 8, 9 ist ein Luftspalt vorgesehen. An den beiden Sensorschenkeln 8, 9 ist jeweils eine Sensorspule 5, 6 angeordnet und am Erregerschenkel 7 eine gemeinsame, mit einem Wechselspannungssignal U(t) beaufschlagte Erregerspule 4. In Fig. 1 sind auch die konzentrierten Feldlinienverläufe Φι, Φ2 angedeutet.

[0020] Die beiden magnetischen Flüsse Φ1, Φ2 induzieren nach dem Induktionsgesetz in den beiden Sensorspulen 5, 6 (vorteilhafter Weise mit gleicher Windungszahl Ns) der Sensorschenkeln 8, 9 die beiden Spannungen Ui(t) und U2(t), die jeweils zur ersten Ableitung der beiden magnetischen Flüsse Φ1, Φ2 nach der Zeit und zur Windungszahl Ns der Sensorspulen 5, 6 proportional sind. Die Differenz AU(t) dieser beiden Sensorspannungen Ui(t) und U2(t) ist im Hinblick auf den Wicklungssinn sowie auf die Wahl der Windungszahlen und/oder den resultierenden magnetischen Widerständen der beiden magnetischen Kreise bevorzugt derart zu bilden, dass sich bei Nullstellung des Aktuators, die in den beiden Sensorspulen 5, 6 induzierten Spannungen Ui(t) und U2(t) gerade aufheben, deren Differenz AU(t) also gerade Null wird.

[0021] Der Begriff „konzentrierter Feldlinienverlauf' steht bei Magnetkreisen bekannter Weise 3/9 österreichisches Patentamt AT 11 896 U1 2011-06-15 für die Eigenschaft, dass der oder die magnetischen Flüsse entlang eines oder mehrerer vorgegebener Linienzüge in konzentrierterweise verläuft, sich also im Wesentlichen keine Feldanteile entlang anderer, von den vorgegeben Linienzügen abweichender, Flussverläufe schließen. Dies bedeutet aber, dass der magnetische Fluss Φ entlang des konzentrierten Feldlinienverlaufes konstant ist, sofern sich der magnetische Fluss nicht in konzentrierte zwei oder mehrere Teilflüsse aufspaltet.

[0022] Der magnetische Fluss Φ kann in Analogie zum ohmschen Gesetz äquivalent zum elektrischen Strom I aufgefasst werden. Mit den bekannten grundlegenden physikalischen Zusammenhängen: Θ = Φ·ΣΛ* [0023] Mit: [0024] Θ die magnetische Durchflutung des magnetischen Kreises, [0025] Φ der magnetische Fluss im magnetischen Kreis und / [0026] Rm der magnetische Widerstand mit: RM =-

Mo MrA

[0027] [0028] [0029] [0030] [0031] m= wobei: I die magnetische Weglänge, A der aktive magnetische Querschnitt des vom Fluss Φ durchsetzten Materials und pR die Permeabilitätszahl des Magnetmaterials, p0 die magnetische Feldkonstante) ist.

Darüber hinaus gilt das bekannte Induktionsgesetz:

N άΦ(ί) dt [0032] Mit: [0033] N die Windungsanzahl der Spule und [0034] U(t) die an der Spule anliegende Spannung.

[0035] Aus diesen Zusammenhängen erhält man aus der Parallelschaltung der beiden magnetischen Kreise unter der Annahme, dass die Windungszahlen der beiden Sensorspulen 5, 6 gleich sind, sowie dass aufgrund der hohen Permeabilität des ferromagnetischen Materials des Kerns 3 und des Jochs 2 der magnetische Widerstand des Luftspaltes gegenüber den einzelnen magnetischen Teilwiderständen in den Magnetmaterialien dominiert und dass die Luftspaltlängen gleich sind, die grundlegende Beziehung für die Spannungsdifferenz AU(t) zwischen den beiden Sensorspannungssignalen der Sensorspulen 5, 6: AU(t) = [U2 (t) - UM = E/(0-fe[^2 ] N ALS1+ALS2 [0036] Mit: [0037] U(t) der Spannung der Erregerspule 4 mit der Windungszahl N, [0038] Ns der Windungsanzahl der Sensorspulen 5, 6, [0039] ALSi die magnetisch aktive Fläche des Luftspalts zwischen erstem Sensorschenkel 9 und Joch 2 und [0040] ALs2 die magnetisch aktive Fläche des Luftspalts zwischen zweitem Sensorschenkel 8 und Joch 2. 4/9 österreichisches Patentamt AT 11 896 U1 2011-06-15 [0041] Die beiden magnetisch aktiven Flächen ALs entsprechen dabei in guter Näherung den jeweils vom Joch 2 überdeckten Schenkelflächen an den freien Enden der Sensorschenkel 8, 9 zwischen Joch 2 und jeweiligem Sensorschenkel 8, 9, wie in Fig.2 angedeutet. Wird nun das Joch 2 so gestaltet, dass die durch eine Bewegung des Joches verursachte Verkleinerung der einen überdeckten Schenkelfläche gerade der Vergrößerung der anderen überdeckten Schenkelfläche entspricht, bleibt die Schenkelflächensumme (ALSi + ALS2) über die Gesamtheit der Bewegungszustände des Joches 2 konstant. Darüber hinaus soll das Joch 2 so gestaltet sein, dass beide Schenkelflächenänderungen als Funktion der physikalischen Bewegungsgröße des Jochs 2 (z.B. Translation x oder Rotation <p) ebenfalls konstant bleiben. Somit ergibt sich durch die Verwendung eines Jochs 2 mit diesen beiden Eigenschaften in der obigen Gleichung zwingend der weitgehend lineare funktionale Zusammenhang zwischen der Spannungsdifferenz AU(t) und der physikalischen Bewegungsgröße des Jochs 2.

[0042] Die Differenz AU(t) zwischen den beiden Sensorspannungen Ui(t) und U2(t) ist im Hinblick auf den Wicklungssinn der beiden Sensorspulen 8, 9 bevorzugt derart zu bilden, dass sich bei Nullstellung des Aktuators die in den beiden Sensorwicklungen induzierten Spannungen Ui(t) und U2(t) gerade aufheben, deren Differenz AU(t) also gerade Null wird.

[0043] Durch konstruktive Ausgestaltung des Jochs 2 erreicht man bei einer Längsverschiebung des Jochs 2 (in x-Richtung, angedeutet durch den Doppelpfeil in Fig.2) sehr einfach den gewünschten linearen Zusammenhang zwischen der Längsverschiebung x und dem zugeordneten Ausgangssignal. Die Längsverschiebung x erfolgt dabei parallel zu einer Bewegungsebene 10, die gleiche Luftspaltlängen zwischen den Sensorschenkeln 8, 9 und dem Joch 2 ergibt, im gezeigten Ausführungsbeispiel folglich in einer Ebene normal auf die Symmetrie-Längsachse der Erregerspule 4. Sei [0044] und [0045] ALsi(x):= A0 + kx; mit: A0, k e 9Γ [0046] ALS2(x):= Ao - kx; mit: Ao, k e 9Γ [0047] dann folgt aus obiger Gleichung direkt: ΛΤ7/Λ Δ u(t) = U(t)-±—-. N Λ [0048] Das Joch 2 ist folglich so zu gestalten, dass bei einer Verschiebung des Jochs 2 um eine Längenänderung Δχ die Abnahme der überdeckten Fläche ALsi zwischen erstem Sensorschenkel 9 und Joch 2 um MLSi der Zunahme der überdeckten Fläche ALs2 zwischen zweitem Sensorschenkel 8 und Joch 2 um MLS2 entspricht (oder umgekehrt, je nach Bewegungsrichtung). Ferner müssen aus Linearitätsgründen die ersten Ableitungen der Flächen ALS1 und ALS2 als Funktionen der Verschiebung x, also [MLsi / Δχ] und [AALs2 / Δχ], über den gesamten Definitionsbereich von x konstant sein.

[0049] In analoger Weise findet sich ein solcher Zusammenhang im Falle einer Drehbewegung des Jochs 2 in einer Bewegungsebene 10, die gleiche Luftspaltlänge zwischen den Sensorschenkeln 8, 9 und dem Joch 2 ergibt, im hier gezeigten Ausführungsbeispiel, wie in Fig.3 dargestellt, wird das Joch folglich um eine Drehachse verschwenkt, die parallel zur Symmetrie-Längsachse der Erregerspule 4 ist. Durch konstruktive Ausgestaltung des Joches 2 erreicht man nun bei Aktuatoren, die eine Drehbewegung mit Drehwinkel φ verarbeiten, den gewünschten funktionalen Zusammenhang zwischen Drehwinkel φ und dem zugeordneten Ausgangssignal. Das Joch 2 ist dabei so zu gestalten, dass sich die beiden magnetisch aktiven, überdeckten Flächen ALSi, ALs2 als Funktion des Drehwinkels φ in gewünschter Weise verändern. Sei beispielsweise: [0050] φ e [-<pmax;+<Pmax] und [0051] Alsi(<p):= Ao + k<p; mit: Ao, k e 1R+ 5/9 > österreichisches Patentamt AT 11 896 U1 2011-06-15 [0052] ALs2(<p):= Ao - k<p; mit: Ao, k e 9Γ [0053] dann folgt durch Einsetzen für die Differenz AU(t) der beiden Schenkelspannungen AU(t) = [112(1)-11,(1)):

[0054] Das Ausgangsspannungssignal des Sensors ist somit wiederum direkt proportional zum Drehwinkel <p. Das Joch 2 ist folglich auch hier so zu gestalten, dass bei einer Verdrehung des Jochs 2 um einen Drehwinkel Δφ die Abnahme der überdeckten Fläche ALsi zwischen erstem Sensorschenkel 9 und Joch 2 um MLsi gerade der Zunahme der überdeckten Fläche ALs2 zwischen zweitem Sensorschenkel 8 und Joch 2 um MLS2 entspricht (oder umgekehrt, je nach Drehrichtung). Ferner müssen aus Linearitätsgründen die ersten Ableitungen der Flächen ALsi und ALS2 als Funktionen des Drehwinkels φ, also [ΔΑ^ι/Δφ] und [ΔΑ^/Δφ], über den gesamten Definitionsbereich von φ konstant sein.

[0055] Obige Bedingungen für eine Rotationsbewegung des Jochs 2 führen bezüglich der Ausformung des Joches 2 zu einer transzendenten Gleichung, die sich in einfacher Weise numerisch lösen lässt. Eine Lösung dieser Gleichung, die eine bestimmte Kurvenform des Jochs 2 in der Bewegungsebene 10 ergibt, ist beispielhaft in Fig. 3 dargestellt.

[0056] Das Differenzspannungssignal AU(t) wird vorteilhaft in einer Auswerteeinheit 11 aus den beiden Schenkelspannungen U2(t), Ui(t) gebildet und kann zur Erhöhung der Unempfindlichkeit gegenüber magnetischen Fremdfeldern in vorteilhafter Weise einem frequenzselektiven Bandpassfilter 12 zugeführt werden, das nur Signale eines bestimmten Frequenzbandes, sinnvoller Weise festgelegt durch die Grundfrequenz des Spannungssignales an der Erregerspule 4, durchlässt und den Rest des gesamten Frequenzspektrums unterdrückt.

[0057] Darüber hinaus kann das bandpassgefilterte Signal UF(t) nach eventueller Verstärkung (z.B. im Bandpassfilter 12 oder einer eigenen nicht dargestellten Verstärkereinheit) einer so genannten Synchrongleichrichterschaltung 13 zugeführt werden, die prinzipbedingt ebenfalls frequenzselektiv wirkt und obendrein durch die Phasenbeziehung des Ausgangssignals UAdes Steuergeräts 1 in Bezug auf die Spannung der Erregerspule 4 die Auslenkungsrichtung des Steuergeräts 1 anzeigt. 6/9

Claims (6)

1. österreichisches Patentamt AT 11 896 U1 2011-06-15 Ansprüche 1. Kontaktloses elektrisches Steuergerät mit zwei magnetischen Kreisen, die durch ein gemeinsames Joch (2), einen gemeinsamen Kern (3) und eine gemeinsame Erregerspule (4) magnetisch miteinander verkoppelt sind und in jedem magnetischen Kreis eine Sensorspule (5, 6) angeordnet ist, wobei die Erregerspule (4) auf einem gemeinsamen Erregerschenkel (7) des Kerns (4) und die Sensorspulen (5, 6) auf einem ersten und zweiten Sensorschenkel (8, 9) des Kerns (3) angeordnet sind und die Erregerspule (4) zwischen den beiden Sensorspulen (5, 6) angeordnet ist und wobei das Joch (2) gegenüber den freien Enden der Schenkeln (8, 9), diese zumindest teilweise überdeckend und relativ zum Kern (3) bewegbar angeordnet ist und das Ausgangssignal (UA(t)) des Steuergeräts (1) durch die Spannungsdifferenz (AU(t)) der beiden in den Sensorspulen (5, 6) induzierten Spannungen^^), U2(t)) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (2) parallel zu einer Bewegungsebene (10), die gleiche Luftspaltlänge zwischen den Sensorschenkeln (8, 9) und dem Joch (2) ergibt, bewegbar angeordnet ist und die Geometrie des Jochs (2) derart ausgeführt ist, dass bei Bewegung des Jochs (2) die Abnahme der überdeckten Fläche (ALsi) zwischen Joch (2) und erstem Sensorschenkel (9) der Zunahme der überdeckten Fläche (ALs2) zwischen Joch (2) und zweitem Sensorschenkel (8), oder umgekehrt, entspricht und die jeweiligen ersten Ableitungen der beiden überdeckten Flächen (ALsi, ALS2) als Funktion der physikalischen Bewegungsgröße (x, <p) konstant sind.
2. 2. Kontaktloses elektrisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (2) in der Bewegungsebene (10) drehbar angeordnet ist, wobei die Drehachse des Jochs (2) parallel zur Symmetrieachse der Erregerspule (4) angeordnet ist.
3. 3. Kontaktloses elektrisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (2) in der Bewegungsebene (10) und normal zur Symmetrieachse der Erregerspule (4) verschiebbar angeordnet ist.
4. 4. Kontaktloses elektrisches Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bandpassfilter (12) vorgesehen ist, dem die Spannungsdifferenz (AU(t)) der beiden in den Sensorspulen (5, 6) induzierten Spannungen (Ui(t),U2(t)) zugeführt wird.
5. 5. Kontaktloses elektrisches Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Synchrongleichrichterschaltung (13) vorgesehen ist, der das, eventuell verstärkte, bandpassgefilterte Signal (UF(t)), zugeführt wird.
6. 6. Verwendung eines kontaktlosen elektrischen Steuergerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (1) in einer Funkfernsteuerung für hydraulische Hebesysteme, insbesondere LKW-Krane und LKW-Hubarbeitsbühnen, verwendet wird. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 7/9