Einrichtung zur Feststellung der relativen Lage von verstellbaren Teilen
Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Feststellung der relativen Lage bzw. des Masses der Verschiebung von zwei relativ zueinander verteIlbaren Teilen in Form von elektrischen Spannun en. Hierbei wird von einem aus zwei Elementen ;,stehenden System ausgegangen, wobei je ein Elenent dieses Systems einem der Teile zugeordnet bzw. mit demselben verbunden und eines der Elemente flit ausgeprägten Polen ausgeführt ist, von denen mindestens einzelne eine Wicklung tragen.
Erfindungsgemäss wird nun das zweite Element dieses Systems, das einen Kraftlinienschluss für die Pole des anderen Elements bildet, gleichfalls mit ; usgeprägten Polen ausgeführt, wobei deren Zahl, Breite und Abstand so gewählt sind, dass in jeder Stellung wenigstens zwischen zwei Polen des Elements mit bewickelten Polen ein Kraftlinienschluss gebildet wird.
Zur Vereinfachung werden im folgenden diejenigen Elemente, bei denen wenigstens einzelne Pole eine Wicklung tragen, als bewickelte Elemente, die anderen, den Kraftlinienschluss bildenden Elemente als Gegenelemente bezeichnet. Die Elemente können hierbei nach Art von Rotor und Stator derart ausgeführt sein, dass sie durch Drehbewegung rela tiv zueinander verstellt werden können. Es ist aber auch eine solche Ausführung möglich, bei der eine relative Verschiebung zwischen den beiden Elementen nicht in Form einer Verdrehung, also längs Kreisbahnen bzw. Zylinderflächen, sondern längs anderen Linien bzw. Fiächen, insbesondere etwa in geradliniger Versdiiebung erfolgt.
Die Funktion von Stator als feststehendem Teil und Rotor als verschieb- bzw. verdrehbarem Teil kann hierbei nach Bedarf den bewickelten Elementen oder auch den Gegenelementen zugeordnet werden.
Es ist aber auch möglich, beide Elemente zu bewegen, wobei eine Relativbewegung dadurch zustande kommt, dass sie gegensinnig oder auch gleichsinnig, aber um ein verschiedenes Mass bzw. mit verschiedener Geschwindigkeit bewegt werden. Mit bvson- derem Vorteil werden mehrere aus derartigen Elementen bestehende Systeme angewendet.
Zweckmässig werden dann mehrere bewickelte Elemente einerseits und ebenso auch die diesen zugeordneten Gegenelemente anderseits miteinander mechanisch fest zu Gruppen verbunden. Hierbei kann es Vorteile bildern, wenigstens einzelne dieser Gruppen so auszuführen, dass deren Einzelelemente auch gegeneinander verstellt werden können. Insbe- sondere kann es auch zweckmässig sein, die den Kraftlinienschluss bildenden Elemente (Gegenelemente) einer solchen Gruppe mit voneinander abweichenden Polzahlen, Polbreiten und Polabständen auszuführen.
Die Wicklungen eines bewickelten Elements können mit Vorteil in die Zweige einer Brückenschaltung gelegt werden, wobei dann an einer der Brückendiagonalen eine Spannung angelegt wird. Die Windungszahlen bzw. Polzahlen, Polbreiten und Pollükken können hierbei so ausgeführt werden, dass die Brücke in einer bestimmten relativen Lage der Elemente abgestimmt ist, so dass an der anderen Brükkendiagonale keine Spannung liegt. Sobald dann die Brücke infolge einer Relativbewegung der Elemente verstimmt wird, entsteht zwischen den Endpunkten der anderen Diagonale eine Spannung, die dann als Mass der Verstellung abgenommen werden kann.
Bei der Verwendung mehrerer Systeme kann man eine der Zahl der paarweise zusammenarbeitenden Systeme entsprechende Anzahl solcher Brücken bilden. Die einzelnen Ausgangswerte der Brücken werden zweckmässig an entsprechende Klemmen gelegt, so dass dann an diesen eine resultierende Spannung als ein Digitalwert auftritt, der ein Mass der Verschiebung der einzelnen Elemente bzw. einer durch diese Verschiebung ausgedrückten physikalischen Grösse darstellt.
Es kann also auf diese Weise auch bei stillstehenden Elementen ein Mass der relativen Lage in Form von digitalen Spannungswerten gewonnen werden, wobei die Genauigkeit durch die Anzahl und Ausbildung der zusammenarbeitenden Systeme bestimmt ist. Ebenso kann auch während einer Relativbewegung, beispielsweise einer Rotation der Elemente bzw. der mit diesen verbundenen Teile, laufend die Stellung an Hand der abgreifbaren Spannungen über wacht bzw. aufgezeichnet werden. Endlich ist es auch möglich, an Hand der Zahl der Spannungsänderungen (Impulse) die Anzahl der Umdrehungen bzw. den zurückgelegten Verschiebungsweg zu ermitteln.
Bei einer beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung ist vorzugsweise daran gedacht, den Digitalwert nach dem binären Zahlensystem zu liefern.
Das bedeutet, dass die Zahl der erforderlichen Einzelwerte, welche am Ausgang des Systems erzeugt werden sollen, von je einem Paar zusammenarbeitender Systeme an den beiden Teilen zu liefern ist und somit, wenn n die Anzahl der je vollständige relative Verstellung der beiden Teile zu erzeugenden Informationswerte ist, die Zahl der Systeme gleich dem Exponenten des als Potenz in bezug auf die Basis 2 ausgedrückten Zahlenwertes 12 ist bzw. gleich dem Logarithmus der Zahl n in einem Logarithmensystem mit der Basis 2 ist.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen die Figuren der Zeichnung.
In Fig. 1 bezeichnen 1 und 2 die beiden Teile eines Gehäuses, welche derart einander angepasst sind, dass sie in axialer Richtung mit gegenseitiger zylindrischer Passung zusammengeschoben werden können. Der Teil 1 weist dabei solche Becherform auf, dass an seiner inneren Mantelfläche ein Absatz 3 und damit ein innerer Alantelflächenteil grösseren Durchmessers 4 gebildet ist. Auf dem Absatz 3 in dem Becherformteil 1 an seiner inneren Mantelfläche 4 können infolgedessen eine Anzahl von Ringelementen 5 bis 8 unter jeweiliger Zwischenfügung von Abstandsringen 9 bis 11 als Stapel eingeschichtet werden. Nach dem Einschichten dieses Stapels wird der zweite Gehäuseteil 2 eingebracht und spannt mit seinem zylindrischen Teil 12 das Stapelsystem gegen den Absatz 3 des Gehäuses 1.
Beide Gehäuse 1 und 2 sind mit je einem Lager 13 bzw. 13sol versehen, so dass ein umlaufender Teil 14 aus magnetisch leitfähigem Material über die ihn tragende Welle 15 in dem Gehäuse drehbar gelagert werden kann. An dem Läufer 14 ist an der Nlantelfläche jeweils, jedem der Ringelemente 5 bis 8 am Ständerteil zugeordnet, je eines der Gegenelemente 16 bis 19 vorgesehen. welche durch Eindrehungen 20 bis 22 voneinander getrennt sind.
Zur näheren Erläuterung des Aufbaues einer solchen Anordnung nach Fig. 1 wird nunmehr auf die weiteren Figuren der Zeichnung Bezug genommen.
Die Fig. 2 zeigt die schematische Darstellung bei einem Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1. die Fig. 3 bei einem Schnitt nach der Linie 111-111 der Fig. 1, die Fig. 4 bei einem Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1 und die Fig. 5 bei einem Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 1, wobei die Wicklung gen jedoch jeweils vollständig dargestellt sind.
Aus diesen Fig.2 bis 5 ist jeweils der Aufbau jedes der einzelnen der Ringelemente 5 bis 8 am Ständer der Anordnung nach Fig. 1 als auch der Aufbau der entsprechend zugeordneten Elemente am Rotor 14 zu entnehmen.
Jeder der Ringe 5 bis 8 weist, wie zu erkennen ist, vier ausgeprägte Pole auf. Diese Pole sind an dem Ring 5 nach Fig. 2 mit 23 bis 26, an dem Ring 6 nach Fig. 3 mit 27 bis 30, an dem Ring 7 nach Fig. 4 mit 31 bis 34 und an dem Ring 8 nach Fig. 5 mit 35 bis 38 bezeichnet. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau der gesamten Anordnung liegen die einzelnen Ringe 5 bis 8 derart in bezug auf die Achsrichtung des Systems bzw. der Welle 15 hintereinander, dass, in der Achsrichtung der Anordnung betrachtet. die Pole der Ringe 5 bis 8 einander decken. Jeder der ausgeprägten Pole 23 bis 26 nach Fig. 2 trägt je eine der Wicklungen 39 bis 42. Diese Wicklungen sind nach Fig. 6 zu einer Brücke zusammengeschaltet.
In dieser Schaltung s:ind für die einzelnen Wicklungsanordnungen die gleichen Bezugszeichen beibehalten worden wie nach Fig. 2.
Diese Brückenschaltung nach Fig. 6 wird an den Klemmen 43 bzw. 44 mit Wechselstrom gespeist.
Die Ausgangsklemmen der elektrischen Brücke sind mit 45 und 46 bezeichnet. Innerhalb des Elements mit ausgeprägten Polen 23 bis 26 liegt auf dem Läufer 14 das Gegenelement 16. Dieser Teil 16 weist an seinem äusseren Umfang an bestimmten Stellen Lükken 47, 48, 49 und 50 auf. Von diesen liegen je zwei in bezug auf die Achse des Teiles 14 einander diametral gegenüber. So liegt die Lücke 47 der Lücke 49 und die Lücke 48 der Lücke 50 diametral gegen über. Diese Lücken sind in dem Ausführungsbeispiel beispielsweise mit einem Zentriwinkel von 22,5 Grad bemessen. Somit ist zwischen den beiden Lücken 48 und 49 ein Ringsektor 51 vorhanden. der in der gezeigten relativen Stellung des Elements 5 und des Elements 16 mit seiner äusseren Fläche den Polschuhen 24 und 25 dicht benachbart liegt.
In gleicher Weise ist an dem gegenüberliegenden Teil der Mantelfläche des Körpers 16 ein entsprechender Ringsektor 52 vorhanden, der mit seiner äusseren Mantelfläche dicht an die Polstücke 23 und 26 herantritt. Die Anordnung der Wicklungen auf den Polen ist unter Berücksichtigung ihrer Speisung und ihres Wicklungssinnes derart gewählt, dass, bezogen auf einen Momentanwert des Nechselstroms, z. B. eine solche Polarität an den Po'stücken entsteht, wie sie durch die eingetragenen Buchstaben N und S zum Ausdruck gebracht ist, wobei jeweils N einen Nordpol und S einen Südpol an der Anordnung bezeichnen sollen.
Wird eine Speisung der Wicklungen 39 bis 42 unterstellt, so ergeben sich für die einzelnen Wicklungsanordnungen bei der dargestellten Lage des Läufers 14 bzw. seines Teiles 16 gegenüber dem Ringkörper 5 bzw. dessen Polen 23 bis 26 die nachfolgenden magnetischen Flusswege. Von dem Nordpol 24 kann ein magnetischer Fluss seinen Weg über den Teil 51 und den Pol 25 zurück über das Joch des Ringes 5 zurück zum Pol 24 nehmen. Weiterhin ergibt sich ein Flussweg von dem Pol 24 in zwei Zweigen über den Ring 16 am Läufer 14 zum Pol 26 und zurück über das Joch zum Pol 24. In anaioger Weise ergeben sich auch magnetische Fluss kreise von dem Nordpol 23 zu den Südpolen 26 bzw.
25. In der dargestellten relativen Lage haben die Flusswege für die magnetischen Kreise der Wicklungen 39 bis 42 den gleichen magnetischen Widerstand. Demzufolge haben alle vier Wicklungen auch den gleichen induktiven Widerstand, und daher entstehen an ihren Enden gleich grosse Spannungen. Das bedeutet, dass zwischen den Klemmen 45 und 46 der Ausgangsdiagonale der Brücke nach Fig. 6 der Spannungswert Null besteht. Aus der Darstellung nach Fig. 2 ist zu erkennen, dass diese Verhältnisse bei der Drehung des Systems 16 am Rotor gegenüber den Polen des Ringes 5 so lange bestehen bleiben, bis eine der Lücken 49 bzw. 47 vor den Pol 24 bzw. 26 gelangt. In diesem Augenblick wird bei einer Weiterdrehung in den jeweiligen magnetischen Kreis praktisch sprunghaft ein Luftspalt eingeschallet, der durch die radiale Ausdehnung der Lücken 49 bzw.
47 bestimmt ist. Es wird also auf diese Weise in den Flussweg eines einzelnen magnetischen Kreises ein magnetischer Widerstand eingeschaltet. Das bedeutet in der Darstellung der Lage des schraffierten Teiles
16 nach Fig. 2, dass in den Weg des magnetischen Flusses vom Pol 24 über den'Teil 16 und den Pol 25 zurück über das Joch 5 zum Pol 24 ein grosser magnetischer Widerstand eingeschaltet worden ist.
Auf diese Weise sinkt die Induktivität der Spule 40 und damit der an ihr bestehende Spannungsabfall ab.
Für die Wicklung 41 bleibt jedoch ein gleichartiger magnetischer Kreis wie vorher bestehen, der von dem Pol 25 in zwei Zweigen über das magnetische System 16 und den Pol 23 sowie anschliessend in zwei Zweigen über das Joch des Ringteiles 5 zurück zum Pol 25 verläuft. Aus diesem Grunde behält also die Wicklungsanordnung 41 ihren vorherigen Induktivitätswert bei. Dieser neuartige Zustand für die zusammenarbeitenden Teile 5 am Ständer und 16 am Läufer bedeutet, dass die Brücke nach Fig. 6 sprunghaft aus dem Gleichgewichtszustand heraus in einem solchen Zustand übergeführt worden ist, dass der Spannungsabfall an den Wicklungen 40 und 42 herabgesetzt worden ist.
Wird beispielsweise ein Momentanzustand angenommen, in welchem an der Klemme 43 der Eingangsdiagonale der Brücke positive Polarität gegenüber der Klemme 44 besteht, so bedeutet das, dass die Klemme 45 der Ausgangsdiagonale der Brücke nach dem negativen Potential zu und gleichzeitig die Klemme 46 nach dem positiven Potential zu verschoben worden ist. Es entsteht auf diese Weise also eine solche Spannungsdifferenz zwischen den Klemmen 46 und 45 der Ausgangsdiagonale der Brücke, dass in dem betrachteten Augenblick die Klemme 46 positive Polarität und die Klemme 45 negative Polarität haben.
Ergibt sich bei der relativen Verstellung von 16 und 5 eine solche relative Lage, dass in den magnetischen Flussweg der Wicklungen 39 und 41 ein entsprechend grösserer magnetischer Widerstand eingeschaltet wird, während gleichzeitig in den magnetischen Kreisen für die beiden Wicklungen 40 und 42 der magnetische Kreis seinen geringsten Widerstand hat, so ergeben sich dann die Verhältnisse, wonach an den Wicklungen 39 und 41 der Brücke nach Fig. 6 der kleinere Spannungsabfall und an den Wlicklun- gen 40 und 42 der grössere Spannungsabfall auftritt.
Sinngemäss würden sich dann bei dem angenommenen Momentanwert der Wechselspannung an der Eingangsdiagonale der Brücke mit der Polarität nach der Fig. 6 solche Verhältnisse ergeben, dass für den betrachteten Zeitmoment an der Klemme 45 der Ausgangsdiagonale der Brücke positive Polarität und an der Klemme 46 negative Polarität durch die Störung des Brückengleichgewichts entsteht. Wird die an den Klemmen 45 und 46 auftretende Spannung ihrem Effektivwert nach gemessen, so lassen sich die Verhältnisse, die durch das Zusammenwirken des Ringsystems 5 mit dem zugeordneten System 16 des Läufers für die Wicklungsanordnungen auftreten, auch durch ein Schaubild nach Fig. 7 veranschaulichen.
Das Schaubild nach Fig. 7 zeigt die Effektivwerte der an den Klemmen 45 und 46 in Fig. 6 auftretenden Wechselspannung abhängig von dem relativen Versteliwinkel der beiden Teile 5 und 16.
Da, wie bereits früher ausgeführt worden ist, die einzelne Lücke einen Zentriwinkel von 22,5" hat entsprechend t des vollen Zentriwinkels von 360", so ist zu erkennen, dass sich jeweils in einem Intervall über einen solchen Winkelweg von 22,5" an den Ausgangsklemmen 45 und 46 der Spannungswert Null und in einem nachfolgenden Intervall von 22,5" bei dem gewählten Aufbau des Systemteiles 16 ein bestimmter Spannungswert bestimmter Höhe entsprechend dem angeführten Effektivwert an den Klemmen 45 und 46 ergeben werden.
Aus der Fig. 7 ist zu entnehmen, dass sich beli einem vollständigen Umlauf des Teiles 16, also über einen Winkel von 360 gegenüber dem Ringteil 5, acht Spannungsimpulse von gleicher Höhe ergeben mit entsprechenden gleichlangen Zwischenpausen.
Die verschiedene Phasenlage der Wechsclspannungsimpulse, bezogen auf die Nullinie, ergibt sich, wie bereits angeführt, dadurch, dass entweder die beiden Wicklungsanordnungen 40 und 42 an ihren Klem men je einen höheren Spannungswert aufweisen gegen über denjenigen Spannungen, welche an den Wicklungsanordnungen 39 und 41 auftreten oder umgekehrt.
Die Flankensteilheit der Spannungsimpulse, welche sich gemäss Fig. 7 ergeben, hängt von der Bauform der ausgeprägten Pole 23 bis 26 an der Übertrittsstelle des magnetischen Flusses zum Läuferteil 14 bzw. 16 ab. Je geringer die Breitenausdehnung des einzelnen Poles in der Umfangsrichtung bzw. der Umlaufsrichtung des Teiles 16 ist, desto grösser wird die Flankensteilheit der Spannungsimpulse, welche sich im Sinne des Schaubildes nach Fig. 7 ergeben.
Einen ähnlichen Aufbau bzw. eine ähnliche gemeinsame Arbeitsweise, wie sie für das System 5 im Ständer und das System 16 im Läufer im vorhergehenden beschrieben worden sind, haben auch die beiden zusammenarbeitenden Systeme 6 des Stän ders und 17 des Läufers gemäss der Darstellung nach Fig. 3. Bei dieser Ausführung weist der Ständerteil 6 die ausgeprägten Pole 27 bis 30 auf, von denen jeder je eine der Wicklungen 49, 50, 51 bzw. 52 trägt. Diese Wicklungen 49 bis 52 bilden wieder die Zweige einer Brücke, wie sie in Fig. 8 veranschaulicht ist. Die Klemmen an der Eingangsdiagonale dieser Brücke sind mit 53 und 54 bezeichnet, die Klemmen der Ausgangsdiagonale der Brücke mit 55 und 56.
Der metallische Teil des Rotors hat in diesem Fall einen abweichenden Aufbau gegenüber der Anordnung nach Fig. 2, indem in dem Mantelkörper des Rotors in diesem Falle zwei diametral gegenüberliegende Lücken vorhanden sind, von denen jede einem Zentriwinkel von 45 entspricht. Dieser Aufbau hat zur Folge, dass beim Umlauf des Läuferteiles der magnetisierbare Teil 17 in rhythmischen Abständen von 45 des Umlaufes eine Veränderung des Spannungswertes herbeigeführt wird, der an den Klemmen der Ausgangsdiagonale 55 und 56 der Brückenschaltung gemäss Fig. 8 auftritt. Das erfolgt aus den gleichen Gründen, wie es erläutert worden ist für die Anordnung nach Fig. 2.
Die entsprechenden Spannungsimpulse, welche sich als Effektivwert an den Klemmen 55 und 56 in Abhängigkeit von einem vollen Umlauf des Rotors des Messwertumformers ergeben, veranschaulicht die Fig. 9 der Zeichnung.
Eine weitere Anordnung zweier einander zugeordneter Elemente im Ständer und Läufer der Anordnung nach Fig. 1, und zwar des Elements 7 des Ständerteiles und des Elements 8 des Rotorteiles, veranschaulicht in schematischer Darstellung die Fig. 4 der Zeichnung. Die an dem Teil 7 vorgesehenen ausgeprägten Pole waren bereits früher erwähnt und sind mit 31 bis 34 bezeichnet. Von diesen ausgeprägten Polen tragen die Pole 31 und 33 je eine Wicklung 57 bzw. 58. die derart auf den Polen hinsichtlich ihres Wicklungssinnes angeordnet sind, dass sich die eingetragenen Polaritäten N und S für die ausgeprägten Pole ergeben.
Diese beiden Wicklungen 57 und 58 bilden wieder gemäss Fig. 10 je einen Zweig einer elektrischen Brücke, deren andere beiden Zweige aus je einem Widerstand 59 bzw. 60 bestehen. An den Klemmen 61 und 62 der Eingangsdiagonale der Brücke liegt wieder die Wechselspannung. An den Klemmen 63 und 64 der Ausgangsdiagonale der Brücke kann dann eine entsprechende Spannung abgenommen werden, wenn wieder in Übereinstimmung mit den vorausgehend geschilderten Anordnungen eine Luftspaltvergrösserunb unter einem der Pole stattfindet und dadurch das vorher bestehende Brückengleichgewicht gestört wird. Für die Herbeiführung dieses Effektes ist in diesem Falle das System 18 am Läuferteil derart ausgebildet, dass es eine Lücke von 90" aufweist.
Demzufolge ergibt sich nach etwa je 900 eine entsprechende Spannungsänderung zwischen den Klemmen 63 und 64 der Brücke, deren Effektivwerte in Fig. 11 wieder in Abhängigkeit von der relativen Winkelverstellung der beiden Teile des Messwertumformers eingetragen sind.
In Fig. 5 ist die gegenseitige Zuordnung des nächsten Systems von Ständer und Läufer, und zwar des Ständerelements 8 und des Läuferelements 19 gezeigt. Der Ständerteil 8 besitzt in diesem Falle, wie bereits früher angeführt, die ausgeprägten Pole 35 bis 38. Von diesen tragen die Pole 35 und 38 je eine Wicklung, von denen jedoch zunächst nur die Wicklung 72 auf dem Pol 35 in Betracht gezogen werden soll. Diese Wicklung 72 bildet den Zweig einer Brückenschaltung, die in Fig. 12 wiedergegeben ist. Dieser Brücke gehören als weitere Zweige eine Drossel 65 konstanten Induktivitätswertes sowie zwei Widerstände 66 und 67 an. Die Brücke wird wieder an den Klemmen 68 und 69 ihrer Eingangsdiagonale mit Wechselspannung gespeist, so dass im Falle einer Unsymmetrie der Brücke an den Klemmen 70 und 71 ein entsprechender Spannungsimpuls geliefert wird.
Der zu dem System 8 des Ständers gehörende Läuferteil 19 weist in diesem Falle eine Lücke von 180' in seinem Mantelkörper auf. Es ist daher zu erkennen, dass durch das Zusammenwirken des Läuferteiles mit dem ausgeprägten Pol 35, der die Wicklung 72 trägt, nach einem jeweiligen Verstellwinkel von 1800 eine Änderung im Widerstand des magnetischen Flussweges über den Pol 35 und damit des lnduktivitätswertes der Wicklung 72 herbeigeführt wird. Wie bereits angeführt, trägt das Element 8 aber ausserdem an dem ausgeprägten Pol 38 noch eine Wicklung 73, welche gegebenenfalls auch, und zwar in einem von dem Wicklungssystem 72 unabhängigen System, mit ausgenutzt worden kann.
Diese Wicklung 73 liegt wieder im Zweig einer elektrischen Brücke, wie sie die Fig. 13 veranschaulicht. Dieser Brücke gehört als zweiter Zweig wieder eine konstante Induktivität 74 an sowie in den wei teren Zweigen je ein Widerstand 75 bzw. 76. I : Diese Brücke ist an den Klemmen 77 und 78 ihrer Eingangsdiagonale wieder mit Wechselspannung gespeist.
Wird das Brückengleichgewieht gestört durch Drehung des Läuferteiles 19 gegenüber dem Ständerteil so so dass die Induktivität der Wicklung 73 geändert wird. so ergibt sich ein entsprechender Spannungsimpuls an den Klemmen 79 und 80 der Ausgangsdiagonale der elektrischen Brücke. Von dem System nach 1 Fig. 5 können infolgedessen über die beiden Brücken Spannungsimpulse geliefert werden, wie sie die beiden Schaubilder nach den Fig. 14 und 15 veranschaulichen. Das eine der Systeme, z.
B. mit der Wicklungsanordnung 72, liefert den Spannungsimpuls über 180" Winkelweg nach Fig. 14, dasjenige mit der Wicklungsanordnung 73 entsprechend Fig. 15 einen Impuls über die gleiche Winkellänge, jedoch mit Wegverschiebung von 90" gegenüber der Lage des Spannungsimpulses nach Fig. 14.
In den Fig. 2 und 3 war der Läuferaufbau jeweils derart gewählt, dass an dessen Mantelkörper diametral gegenüberliegende Lücken benutzt wuTden. Es ist jedoch zu übersehen dass eine gleichartige Wirkungsweise auch bereits dann erreicht wird, wenn an Stelle eines solchen Paares diametral gegenüberliegender Lücken jeweils nur eine Lücke benutzt wird. Diametral gegenüberliegende Lücken liefern einen grösseren Spannungsimpulswert an den Klemmen der Ausgangs diagonale e der Brücke.
Die Anordnung ist im vorausgehenden ferner in bezug auf Fig. 1 derart geschildert worden, dass die auseeprägten Pole der am Ständer axial hinterein rader angeordneten Elemente jeweils derart einander zugeordnet sind, dass die ausgeprägten Pole, in der Achsrichtung des Umformers betrachtet, einander dekken. Eine solche Ausführung ist natürlich nicht zwingenden Charakters. Der Aufbau einer Anordnung nach Fig. 1 kann auch derart gewählt sein, dass die ausgeprägten Pole in den aufeinanderfolgenden Elementen um einen gewissen Winkel gegenüber den ausgeprägten Polen des in der Achsrichtung vorausgehenden Elements versetzt werden.
Auf diese Weise wird Raum gewonnen, so dass die Wicklungsanordnungen, die auf den einzelnen ausgeprägten Polen angeordnet sind, einfacher untergebracht werden können, also z. B. die Wicklung eines nachfolgenden Elements zwischen die Wicklungen des vorausgehenden Elements räumlich eintauchen kann. Es ist zu übersehen, dass auf ; diese Weise durch eine solche gegenseitige Versetzung der ausgeprägten Pole der aufeinanderfolgenden Elemente relativ zueinander in ihrer Umfangsrichtung eine Verkürzung der Baulänge gegenüber derjenigen erreicht werden kann, die sonst für einen solchen Messwertumformer nach Fig. 1 bedingt ist.
Im vorausgehenden ist nur der grundsätzliche Aufbau des Messwertumformers geschildert und auf die bei der relativen Verstellung der beiden Teile des Älesswertumformers von dem einzelnen System gelieferten Spannungsimpulse in bezug auf den Verstellweg bzw. -winkel eingegangen worden.
Wenn in der vorausgehenden Beschreibung immer diejenigen Teile, welche den inneren Teil des konzentrisch auLébauten Systems bilden, als Teile des Läufers bezeichnet sind, so ist es natürlich keine notwendige Bedingung, dass der innere Teil jeweils der gegenüber dem anderen ruhenden Teil verstellte Teil ist. Es könnte ebensogut der innere Teil feststehen und der äusserc dazu konzentrisehe Teil mit den ausgeprägten Polen gegenüber dem ersteren verstellt werden.
Ausserdem könnte nicht der äussere Teil mit den ausgeprägten Polen versehen sein, sondern der innere Teil des Umformers die ausgeprägten Pole tragen und die entsprechenden dieser Pole die Wicklungsanordnungen tragen, welche den verschiedenen elektrischen Brücken angehören, während sinngemäss gleichzeitig der andere Teil als äusserer umschliessender Teil an seiner inneren Mantelfläche mit den entsprechenden Lücken versehen ist. Auch in diesem Fall kann natürlich entweder das die Polschuhe tragende Element oder der äussere konzentrische Teil mit den Lücken der gegenüber dem anderen ruhenden Teil verstellte Teil sein.
Bevorzugt wird man die Ausführung wählen, bei der keine Schleifringe für die Stromzuführung bzw. -entnahme benötigt werden, und bei welcher nur dasjenige Element zu bewegen ist, welches das geringere Trägheitsmoment aufweist.
In Fig. 16 ist eine Zusammenstellung der Brükkenanordnungen gezeigt, wie sie in der vorausgehenden Beschreibung in den Fig. 6, 8, 10, 12 und 13 veranschaulicht worden sind. In dieser Figur sind jeweils die Wicklungsanordnungen in den einzelnen Brückenzweigen als auch die Widerstände wieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden, welche sie in den angegebenen Figuren haben. In dieser Figur ist auch die Drossel konstanten Wertes 65 eingetragen, welche als Hilfseinrichtung für den einen Zweig der Brücke nach der Fig. 12 benutzt worden ist. Ebenso sind die Widerstände eingetragen, welche in den Brückenzweigen nach den Fig. 10, 12 benutzt worden sind, um jede der Brücken nach den angeführten Figuren zu einer vollständigen Brücke zu ergänzen.
In der Fig. 16 ist weiterhin gezeigt, wie die an den Ausgangsklemmen der einzelnen Brücken entstehenden Wechselspannungen je einer Gleichrichterbrücke zugeführt werden. So wird von den Ausgangsklemmen 45 und 46 der Brücke nach Fig. 6 die Gleichrichterbrücke 81 gespeist. Von den Klemmen 55 und 56 der Ausgangsdiagonale der Brücke nach Fig. 8 wird die Gleichrichterbrücke 82 gespeist.
Von den Klemmen 63 und 64 der Ausgangsdiagonale der elektrischen Brücke nach Fig. 10 wird die Gleichrichterbrücke 83 gespeist. Von den elektrischen Brükken nach den Fig. 12 und 13 ist in die Fig. 16 nur die Brücke nach Fig. 12 übernommen. Von den Klemmen 70 und 71 ihrer Ausgangsdiagonale wird die Gleichrichterbrücke 84 gespeist. Alle Gleichrichterbrücken 81 bis 84 liegen mit dem einen Gleich strompol an der gemeinsamen Minuslcitung 85. Von dem Pluspol jeder der Gleichrichterbrücken 81 bis 84 führt je eine der Leitungen 86, 87, 88 und 89 zu den Ausgangsklemmen 90 bis 93 der Anordnung.
An dieser Schaltung nach Fig. 16 werden somit jeweils Spannungsimpulse zwischen der Leitung 85 und 86 bzw. 85 und 87 bzw. 85 und 88 bzw. 85 und 89 gewonnen. Diese einzelnen Spannungsimpulse werden einem gemeinsamen System als Binärwert zugeführt, der der jeweils relativen Verstellung bzw.
Winkelstellung der beiden gegeneinander verstellten Systeme des Messwortumformers entspricht. In dieser nicht besonders dargestellten Anordnung wird dieser Binär wert dann als Informationswert übernommen und zu nen. Statt dessen kann die Codierung auch für grö I.;re tiere oder kleinere Exponenten der Basis 2 gewählt werden. So kann z. B. an Stelle einer Vierercodiemng eine Scchsercodierung benutzt werden.
Diese bedingt dann sinngemäss eine entsprechend angepasste Ausbildung des Messwertumformcrs. Diese würde darin bestehen, dass an Stelle der vier Polringe im Ständer system sechs benutzt und gleichzeitig am Läufer noch zwei entsprechende Gegensysteme zu den ausgepräg- ten Polen dieser zusätzlichen Ständerteile vorgesehen werden. Die Zentriwinkel der an diesen zusätzlichen Systemen des Läufers benutzten Lücken würden dann ai1 dem ersten zusätzlichen Ring den halben Betrag des Winkels des an dem anderen System benutzten leleinsten Zentriwinkels haben und an dem zweiten zusätzlichen Ring wieder den halben Zentriwinkel des Zentriwinkeis dieses- ersten zusätzlichen Systems.
Durch eine solche Sechsercodierung würde statt einer Anzahl von 21 = 16 eine Anzahl von 26 = 64 Messwerten erreicht. Ein solcher Messwertumformer kann an sich für eine beliebige Stellenzahl in dem Binärwert ausgelegt werden. Es ergibt sich in dieser Hin icht nach oben zu nur eine Grenze durch die mecha nische Herstellbarkeit, insbesondere unter dem Gc- sichtspunkt der zu beherrschenden Toleranzen.
Praktische Forderungen können eine derart hohe Stellenzahl des Binärwertes erwünscht erscheinen lassen, dass sich diese an einem einzigen Messwertumformer nicht mehr in einer konstruktiv tragbaren Bauform beherrschen lassen. In solchen Fällen kön neu mehrere solche Messwertumformereinheiten in einer mechanischen Kaskadenschaltung ihrer verstellbaren Teile benutzt werden. Die einzelnen mechanisch zu verstellenden Teile der Messwertumformereinheiten sind dann über ein entsprechendes Über- setzungysgetriebe miteinander verbunden.
Das in jedem dieser Übersetzungsgetriebe zwischen zwei Mess wertumformereinheften benutzte Ubersetzungsver- htiltnis entspricht dabei seinem Wert der grössten Zahl der Messwerte des einzelnen Messwertumfomiers, bezogen auf dessen maximal möglichen Verstellweg, also im Falle einer motorähnlichen Ausbildung des Messwertumformers bei einer vollen Umdrehung des Läufers.
Eine solche Kaskaden anordnung in Form mehrere rcr Messwertumformer, die also einen mehrstufigen Charakter haben, weist somit im Falle einer Kaskade aus zwei Stufen eine Grobstufe und eine Feinstufe auf, während bei einer dreistufigen Kaskade dann sinngemäss eine (: Grob-, Mittel- und Feinstufe vor- liegen. Die bei einer Verstellung der Messwertum- formcranordnung den grössten Verstellweg zurücklegende Einheit ist dabei sinngemäss die Feinstufe.
Bei Benutzung mehrerer Stufen ergibt sich eine ge samte Anzahl von Messwerten, die gleich derjenigen eines Messwertumformers potenziert mit der Zahl der kaskadierten gleichartigen Messwertumformer ist.
Eine erfindungsgemässe Einrichtung ist auch in der einfachsten Bauform vorteilhaft anwendbar, nach welcher am Ständer und Läufer nur je ein System vorhanden ist. Eine solche Anordnung lässt sich an wenden im Sinne eines A, Messwertumformers, wenn es sich z. B. darum handelt, eine Folge von Spannungsimpulsen auszuzählen und aus ihrer in einem bestimmten Zeitraum auftretenden Zahl auf die gemessene physikalische Grösse zu schliessen. Diese kann z. B. ein Mass für die Drehzahl oder den zurückgelegten Weg darstellen.