auf der Sensorseite für die Signalverstärkung und -übertragung erforderlichen Energieversorgung.power supply required on the sensor side for signal amplification and transmission.
Aus der DE-OS 31 07 947 ist ein Verfahren und eine Einrichtungzum übertragen eines Meßwertes von einem beweglichen Gegenstand auf einen feststehenden Gegenstand der eingangs genannten Artbekannt. Die Einrichtung besteht aus zwei Schwingkreisen, die über ihre Spulen induktiv miteinander gekoppelt sind. Der Koppelschwingkreisweist eine durch das zu übertragende Signal veränderliche Induktivität oder Kapazität auf, so daß die Resonanzfrequenzdes Koppelschwingkreises in Abhängigkeit von der Größe des zu """"■ übertragenden Meßwertes verstimmt wird. Der andere Schwingkreisist ein Sende/Empfangsschwingkreis, der abwechselnd mit einer Sendestufe und einer Empfangsstufe wirksam geschaltet wird. Dasübertragungsverfahren besteht darin, daß über die Sendestufe der Sende/Empfangsschwingkreis mit einer Oszillatorspannung mitReferenzfrequenz aktiviert wird. Durch die induktive Kopplung mit der Spule des Koppelschwingkreises wird in diesem entsprechendder Referenzfrequenz des Sende/Empfangsschwingkreises eine Schwingung induziert. Nach Abschalten der Sendestufe und ggfs. Bedampfen desSende/Empfangsschwingkreises wird die Empfangsstufe wirksam geschaltet. In dieser Empfangsphase wird im Sende/Empfangsschwingkreisein Frequenzsignal induziert, welches der Resonanzfrequenz des durch das zu übertragende Signal kontinuierlich verstimmtenKoppelschwingkreises entspricht. Ein Phasendetektor mißt während einer vorbestimmten Periode die Zeitdifferenz zwischen der Referenzfrequenzder Oszillatorspannung und der Resonanzfrequenz des verstimmten Koppelschwingkreises. Mittels einer Auswertschaltung kannaufgrund der gemessenen Zeitdifferenz auf das zu übertragendeSignal rückgeschlossen werden.From DE-OS 31 07 947 is a method and a devicefor transferring a measured value from a movable object to a stationary object of the type mentioned at the beginningknown. The device consists of two oscillating circuits which are inductively coupled to one another via their coils. The coupling oscillating circuithas a variable inductance or capacitance due to the signal to be transmitted, so that the resonance frequencyof the coupling resonant circuit is detuned depending on the size of the measured value to be "" "" ■ to be transmitted. The other oscillating circuitis a send / receive oscillating circuit that is switched to an alternating mode with a send stage and a receive stage. ThatThe transmission method consists in that the transmitting / receiving resonant circuit with an oscillator voltage via the transmitting stageReference frequency is activated. Due to the inductive coupling with the coil of the coupling resonant circuit, this is accordinglythe reference frequency of the transmit / receive resonant circuit induces an oscillation. After switching off the transmission level and, if necessary, steaming theSend / receive oscillating circuit, the receiving stage is activated. In this reception phase, in the send / receive oscillating circuitinduces a frequency signal which continuously detuned the resonance frequency of the signal to be transmittedCoupling resonant circuit corresponds. A phase detector measures the time difference between the reference frequency during a predetermined periodthe oscillator voltage and the resonance frequency of the detuned oscillating circuit. By means of an evaluation circuitdue to the measured time difference to the to be transmittedSignal can be inferred.
Das bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß ein großer elektronischerAufwand zur übertragung des Signals notwendig ist. Der Sende/Empfangsschwingkreis muß abwechselnd als SendestufeThe known method has the disadvantage that a large electronicEffort is necessary to transmit the signal. The send / receive oscillating circuit must alternate as a send stage
und als Empfangsstufe wirksam geschaltet werden, wobei zusätzlich vor dem Aktivieren der Empfangsstufe der Sendeschwingkreis bedämpftwerden muß, um die durch den Koppelschwingkreis induzierten Schwingungen ungestört empfangen zu können. Darüber hinaus wirddurch die diskontinuierliche Signalübertragung die übertragbare obere Grenzfrequenz des Meßsignals eingeschränkt.. Dies ist insbesonderedann von Nachteil,-wenn zeitlich sich schnell verändernde Signale übertragen und registriert werden sollen.and are activated as a receiving stage, the transmitting oscillating circuit being attenuated before the receiving stage is activatedmust be in order to be able to receive the oscillations induced by the coupling resonant circuit undisturbed. In addition, willthe upper limit frequency of the measuring signal that can be transmitted is restricted by the discontinuous signal transmission. This is particularlythen disadvantageous if signals that change rapidly over time are to be transmitted and registered.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die ohne großenelektronischen Aufwand auf einfache und zuverlässige Weise kontinuierlich die Signale von einem rotierenden Bauteil auf ein feststehendesBauteil berührungslos übertragen.Proceeding from this, the invention is based on the object of creating a method and a device that can be used without majorelectronic effort in a simple and reliable way continuously the signals from a rotating component to a stationary oneTransfer component without contact.
Als Lösung wird dafür ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem am Auswertekoppelkreis die Oszillatorspannung UQ kontinuierlichangelegt wird und bei dem die Veränderung in der Phasenverschiebung zwischen der an der Koppelspule anliegenden KoppelspulenspannungU„ und dem Koppelspulenstrom IT. im Auswertekoppelkreis infolge dervon der Größe des zu übertragenden Signals Ug abhängigen Verstimmungin der Resonanzfrequenz fR und der Veränderung in der Phasenverschiebungzwischen .der Resonanzschwingkreisspannung ÜR und demRes onanzs c'hwingkr eis strom I„ und infolge der induktiven Kopplungder Spulen kontinuierlich gemessen wird.As a solution, a method is proposed in which the oscillatorvoltage U Q is continuously applied to the evaluation coupling circuit and in which the change in the phase shift between the coupling coil voltage U "applied to the coupling coil and the coupling coil current IT. In the evaluation coupling circuit as a result of the detuning in the resonance frequency fR , which is dependent on the size of the signal Ug to be transmitted, and the change in the phase shift between .the resonance circuit voltage ÜR and the resonance c'hwingkr eis current I "and as a result of the inductive coupling of the coils continuously is measured.
Durch den kontinuierlichen Betrieb des Auswertekoppelkreises können die Signale kontinuierlich übertragen werden. Das Verfahrenermöglicht es somit, selbst hochfrequente Schwankungen des zu übertragenden Signals zu erfassen und an eine Registriervorrichtungweiterzuleiten. Die Koppelspule des Auswertekoppelkreises bildet zusammen mit der Spule des Resonanzschwingkreiseseinen kontinuierlich betriebenen Transformator. Zur Erhaltung des magnetischen Flusses im Transformator und infolge der induktivenKopplung resultiert eine bestimmte Phasenbeziehung zwischen derThe signals can be transmitted continuously due to the continuous operation of the evaluation coupling circuit. The procedurethus enables even high-frequency fluctuations in the signal to be transmitted to be recorded and sent to a recording deviceforward. The coupling coil of the evaluation coupling circuit forms together with the coil of the resonance circuita continuously operated transformer. To maintain the magnetic flux in the transformer and as a result of the inductiveCoupling results in a certain phase relationship between the
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Resonanzschwingkreisspannung UR, dem Resonanzschwingkreisstrom IR.der an der Koppelspule anliegenden Koppelspulenspannung U„ und iResonant circuit voltage UR , the resonant circuit current IR. the coupling coil voltage U "and i applied to the coupling coil
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dem KoppelspulenstromIv.Eine Veränderung in der Phasenverschie- ιbung zwischen der Resonanzschwingkreisspannung UR und dem Resonanzschwingkreisstrom IR hat eine Phasenverschiebung zwischen derKoppelspulenspannung U„ und dem Koppelspulenstrom I„ zur Folge.Da aber die Phasenverschiebung zwischen der Resonanzschwingkreisspannung UR und dem Resonanzschwingkreisstrom IR von der Verstimmungdurch das zu übertragende Signal υσ abhängt, läßt sichdurch die Messung der Veränderung in der Phasenverschiebung zwischen der Koppelspulenspannung U„ und dem Koppelspulenstrom IKim Auswertekoppelkreis die Größe des zu übertragenden Signals U„bestimmen. Ein derartiger Phasenvergleich hat den Vorteil, daß er sich ohne großen elektronischen Aufwand durchführen läßt.the coupling coil currentIv . A change in the phase shift between the resonance circuit voltage UR and the resonance circuit current IR results in a phase shift between the coupling coil voltage U "and the coupling coil current I". However, since the phase shift between the resonancecircuit voltage U R and the resonancecircuit current I R depends on the detuning caused by the signal to be transmitted υσ , the measurement of the change in the phase shift between the coupling coil voltage U "and the coupling coil current IK in the evaluation coupling circuit of the signal to be transmitted U "determine. Such a phase comparison has the advantage that it can be carried out without great electronic expenditure.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird zur Messung der Phasenverschiebung zwischen der Koppelspulenspannung U„ und demKoppelspulenstrom I„ im Auswertekoppelkreis vorgeschlagen, daßdie Werte der Koppelspulenspannung U„ und des KoppelspulenstromesI„. gleichzeitig gemessen und miteinander multipliziert werden.Dieses Verfahren läßt sich technisch einfach realisieren, wobei das analoge oder digitale Ausgangssignal eine direkte Aussageüber die Größe der Phasenverschiebung und somit über die Größe des zu übertragenden Signals erlaubt.According to a further feature of the invention, to measure the phase shift between the coupling coil voltage U "and theCoupling coil current I "suggested in the evaluation coupling circuit thatthe values of the coupling coil voltage U "and the coupling coil currentI ". measured and multiplied with each other at the same time.This method can be implemented in a technically simple manner, the analog or digital output signal being a direct statementon the size of the phase shift and thus on the size of the signal to be transmitted.
Bei einer bevorzugten Verfahrersäurchführung wird bei Gleichheit der Oszillatorfrequenzfnund der Resonanzfrequenzf-,die Phasenverschiebungzwischen der Koppelspulensparinung EL· und dem Meß-In a preferred procedure, if the oscillator frequencyfn and the resonance frequencyf- are equal, the phase shift between the coupling coil insulation EL and the measuring
wert des Koppelspulenstroms I^ durch einen Phasenschieber auf90°eingestellt. Dadurch nimmt der Gleichanteil der Ausgangsspannung des Multiplizierens bei unverstimmtem Resonanzkreis,d.h. immer dann, wenn-keine Signalspannung U3 anliegt, den WertNull an. Der Wechselanteil der Ausgangsspannung des Multiplizierenswird durch ein Tiefpaßfilter unterdrückt.value of the coupling coil current I ^ set to90 ° by a phase shifter. As a result, the direct component of the output voltage of the multiplication assumes the value zero when the resonant circuit is undununted, that is to say whenever there is no signal voltage U3. The alternating component of the output voltage of the multiplication is suppressed by a low-pass filter.
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Sobald die zu übertragende Signalspannung ü den Resonanzkreis verstimmt, weicht die Phasenverschiebung am Multiplizierer von90°ab j und die Spannung U. am Ausgang des Tiefpaßfilters nimmteinen Wert an, der in einem annähernd linearen Zusammenhang mit der Signalspannung U steht. Nach entsprechender Eichung läßtsich somit nach der Multiplikation und der Tiefpaßfilterung direkt die Größe des Signals U„ ablesen.As soon as the signal voltage u to be transmitted detuned the resonance circuit, the phase shift at the multiplier deviates from90 ° j and the voltage U. at the output of the low-pass filter assumes a value that is approximately linearly related to the signal voltage U. After appropriate calibration, after multiplication and low-pass filtering, the magnitude of the signal U "can be read off directly.
Schließlich wird mit dem Verfahren vorgeschlagen, daß zum Nullabgleichdie OszillatorfrequenzfQdes Auswertekoppelkreisesin Abhängigkeit von der gemessenen Phasenverschiebung nachgestimmt wird. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß zu Beginneiner neuen Meßreihe die Oszillatorfrequenz f_ neu eingestelltwerden kann. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn bei unverstimmtem Resonanzschwingkreis, wenn also kein Signal U3anliegt, die Oszillatorfrequenz f_ gleich der Resonanzfrequenz fR und das Ausgangssignal U. der gemessenen PhasenverschiebungNull sein soll.Finally, it is proposed with the method that the oscillator frequencyfQ of the evaluation coupling circuit is readjusted as a function of the measured phase shift for zero adjustment. In this way it can be achieved that the oscillator frequency f_ can be readjusted at the beginning of a new series of measurements. This is particularly advantageous if, when the resonant circuit is not tuned, i.e. when no signal U3 is present, the oscillator frequency f_ is to be equal to the resonance frequency fR and the output signal U. of the measured phase shift is to be zero.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, wobei der Resonanzschwingkreis amrotierenden Bauteil und der Auswertekoppelkreis am feststehenden Bauteil angeordnet ist, bei dem die Spule des Resonanzschwingkreisesund die Koppelspule des Auswertekoppelkreises ringförmig ausgebildet und konzentrisch zur Drehachse des sichrotierenden Bauteils angeordnet sind und daß der Auswertekoppelkreis an eine Auswerteeinheit zur Messung der an der Koppelspuleanliegenden Koppelspulenspannung U„ und dem KoppelspulenstromIK sowie zur Bestimmung der Phasenverschiebung aus den erhaltenenMeßwerten angeschlossen ist.To carry out the method according to the invention, a device is proposed in which the resonance circuit is arranged on the rotating component and the evaluation coupling circuit is arranged on the stationary component, in which the coil of the resonance circuit and the coupling coil of the evaluation coupling circuit are ring-shaped and are arranged concentrically to the axis of rotation of the rotating component and that the evaluation coupling circuit is connected to an evaluation unit for measuring the coupling coil voltage U n applied to the coupling coil and the coupling coil current IK and for determining the phase shift from the measured values obtained.
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Durch diese konzentrische Anordnung der Spulen ist jederzeit eine Übertagung des Signals unabhängig von der relativenStellung der Bauteile zueinander möglich. Die übertragung ist unabhängig von der Drehzahl des rotierenden Bauteils, so daßein bestimmter Wert des Signals U3 immer zu einer reproduziebarenPhasenverschiebung im Auswertekoppelkreis und damit zu einem reproduzierbaren Ausgangssignal U. führt. Von Vorteilist insbesondere, daß die übertragung des Signals ϋσ auch beistillstehenden Bauteilen einwandfrei gewährleistet ist.This concentric arrangement of the coils means that the signal can be transmitted at any time regardless of the relative position of the components. The transmission is independent of the speed of the rotating component, so that a certain value of the signal U3 always leads to a reproducible phase shift in the evaluation coupling circuit and thus to a reproducible output signal U. It is particularly advantageous that the transmission of the signal ϋσ is flawlessly guaranteed even when the components are at a standstill.
Die Spulen können nebeneinander auf der Drehachse oder vorzugsweiseineinandergeschoben sein. Dadurch durchsetzt der durch die Koppelspule des Auswertekoppelkreises erzeugte magnetische Flußvollständig die Spule des Resonanzschwingkreises, so daß ein optimaler Signal~Störabstand bei der Messung ,■ des Signals U3möglich ist.The coils can be pushed next to one another on the axis of rotation or preferably one inside the other. As a result, the magnetic flux generated by the coupling coil of the evaluation coupling circuit completely penetrates the coil of the resonant circuit, so that an optimal signal-to-noise ratio when measuring the signal U3 is possible.
Vorzugsweise ist im Auswertekoppelkreis als Shunt eine phasenschiebendeReaktanz geschaltet, die entweder eine Induktivität oder eine Kapazität oder beides sein kann. Mit einem derartigenPhasenschieber läßt sich insbesondere erreichen, daß bei Gleichheit der Oszillatorfrequenz f~ und der Resonanzfrequenz f„ diePhasenverschiebung zwischen der Koppelspulenspannung Uj, und demMeßwert des Koppelspulenstroms I„ 90° beträgt, da dann die vonder Spule des Resonanzschwingkreises auf die Koppelspule des Auswertekoppelkreises transformierte Impedanz einen reinen Wirkwiderstanddarstellt.A phase-shifting shunt is preferably used as a shunt in the evaluation coupling circuitReactance switched, which can be either an inductance or a capacitance or both. With such aPhase shifter can be achieved in particular that when the oscillator frequency f ~ and the resonance frequency f thePhase shift between the coupling coil voltage Uj, and theThe measured value of the coupling coil current I "is 90 °, since then that ofthe coil of the resonance circuit to the coupling coil of the evaluation coupling circuit transformed impedance a pure resistancerepresents.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist als Auswerteeinheitein Multiplizierer vorgesehen, der die Meßwerte der Koppelspulenspannung UK und des Koppelspulenstroms I„ zeitgleich multipliziertund in ein Ausgangssignal ü« umsetzt. Ein derartiger Multiplizier ;rIn a preferred embodiment, a multiplier is provided as the evaluation unit, which multiplies the measured values of the coupling coil voltage UK and the coupling coil current I "at the same time and converts them into an output signal U". Such a multiplier; r
arbeitet zuverlässig und ist technisch wenig aufwendig, so daßbereits mit einfachsten Meßinstrumenten eine übertragung des Signals Ug möglich ist.works reliably and is technically not very complex, so thatA transmission of the signal Ug is possible even with the simplest of measuring instruments.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist dem Multiplizierer ein Tiefpaßfilter mit einer kleineren Grenzfrequenzals die Oszillatorfrequenz f~ zur Glättung nachgeschaltet.Zum Nachstimmen der Oszillatorfrequenz fn kann weiterhin einvon dem Ausgangssignal U. des Multiplizierers angesteuerter Regler vorgesehen sein. Dadurch können Rückwirkungen der Demodulatorschaltungauf den Resonanzschwingkreis ausgeglichen werden,According to a further feature of the invention, the multiplier is followed by a low-pass filter with a lower cut-off frequency than the oscillator frequency f ~ for smoothing. To retune the oscillator frequency fn , a regulator controlled by the output signal U. of the multiplier can also be provided. In this way, repercussions of the demodulator circuit on the resonant circuit can be compensated.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigenZeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform zur berührungslosenübertragung eines Signals von einem rotierenden Bauteil auf ein feststehendes Bauteil dargestellt worden ist. In derZeichnung zeigt:Further details and advantages of the subject matter of the invention emerge from the following description of the associatedDrawing in which a preferred embodiment for contactlessTransmission of a signal from a rotating component to a stationary component has been shown. In theDrawing shows:
Pig. 1 einen Längsschnitt durch eine übertragungsvorrichtungmit zwei ineinandergeschobenen Spulen, wobei der untere Teil weggelassen ist,Pig. 1 shows a longitudinal section through a transmission devicewith two coils pushed into one another, the lower part being left out,
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild der Demodulatorschaltung"und2 shows a basic circuit diagram of the demodulator circuit"and
Fig. 3 eine prinzipielle Strom-Spannungs- und Kapazitäts-Spannungskennlinie einer Kapazitätsdiode.3 shows a basic current, voltage and capacitances-voltage characteristic of a capacitance diode.
Die in Fig. 1 darstellte übertragungsvorrichtung besteht auszwei konzentrisch zueinander und zur Drehachse 1 einer Welle angeordneten Spulen Lp, L^. Die innere Spule LR ist fest mitder drehbaren Welle 2 verbunden, während die äußere KoppelspuleThe transmission device shown in Fig. 1 consists of two coils L p , L ^ arranged concentrically to one another and to the axis of rotation 1 of a shaft. The inner coil LR is firmly connected to the rotatable shaft 2, while the outer coupling coil
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LK feststeht und an einem schematisch dargestellten, feststehendenBauteil 3 angeordnet ist.LK is fixed and is arranged on a stationary component 3 shown schematically.
Zur Übertragung eines Signals üg von der Welle 2 auf das feststehendeBauteil 3 ist die Spule LR Teil eines ResonanzschwingkreisesSR und die Koppelspule L„ Teil eines AuswertekoppelkreisesS„. Die Schaltung ist in Fig. 2 dargestellt. Neben der Induktivitätder Spule LR wird der Parallelresonanzschwingkreis SR durchdie Kapazität einer Kapazitätsdiode CD definiert. Die prinzipielle Wirkungsweise der Kapazitätsdiode CD ist in Fig. 3 dargestellt,wo sowohl die Kapazität (C) als auch der Strom (I) gegen die Spannung (U) aufgetragen ist. Dabei ist zu erkennen, daß beisich vergrößernder Spannung die Kapazität exponentiell abfällt. Weiterhin ist zu erkennen, daß der Strom zunächst sehr starkabfällt, im Bereich der Spannung Null ebenfalls ungefähr den Wert Null annimmt und bei Erhöhung der Spannung (in entgegengesetzerFließrichtung) sehr schwach ansteigt, um schließlich bei hohen Spannungen sehr stark zuzunehmen. Der AussteuerbereichA zur Veränderung der Kapazität einer Kapazitätsdiode wird bestimmt durch die Strom-Spannungskennlinie. In Fig. 3 ist derAussteuerbereich A durch die beiden parallel zur Ordinate eingezeichnet.en, gestrichelten Linien dargestellt. In diesem AussteuerbereichA ist die Leistungsaufnahme infolge des geringen Stromes nur klein, d.h. mit einer kleinen Leistung kann die Kapazitätbei einer Kapazitätsdiode verändert werden.To transmit a signal üg from the shaft 2 to the stationary component 3, the coil LR is part of a resonantcircuit S R and the coupling coil L “is part of an evaluation coupling circuit S”. The circuit is shown in FIG. In addition to the inductance of the coil LR , the parallel resonance circuit SR is defined by the capacitance of a capacitance diode CD. The basic mode of operation of the capacitance diode CD is shown in FIG. 3, where both the capacitance (C) and the current (I) are plotted against the voltage (U). It can be seen here that the capacitance drops exponentially as the voltage increases. It can also be seen that the current initially drops very sharply, also approximately assumes the value zero in the area of voltage zero and increases very slightly when the voltage is increased (in the opposite direction of flow), and finally increases very sharply at high voltages. The control range A for changing the capacitance of a capacitance diode is determined by the current-voltage characteristic. In Fig. 3, the control range A is shown by the two dashed lines parallel to the ordinate. In this modulation range A, the power consumption is only small as a result of the low current, ie the capacitance of a capacitance diode can be changed with a small power.
Die Signalspannung Ug wird an die Kapazitätsdiode CD desResonanzschwingkreises SR angelegt und verändert somit seineResonanzfrequenz fR und die Phasenverschiebung zwischen derResonanzschwingkreisspannung UR und dem ResonanzschwingkreisstromIR. Eine Vorspannung für die Kapazitätsdiode CD ist nicht erforderlich,solange sie nicht in den Durchlaßbereich gesteuert wirdThe signal voltage Ug is applied to the capacitance diode CD of the resonance circuit SR and thus changes its resonance frequency fR and the phase shift between the resonancecircuit voltage U R and the resonance circuit current IR. A bias for the varactor diode CD is not necessary as long as it is not driven into the pass band
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(steiler Anstieg des Stromes I in Fig. 3). Der ohne Vorspannungsymmetrisch zum Spannungsnullpunkt liegende Aussteuerbereich Awird begrenzt durch den Durchlaßstrom der Dioden und die damit verbundene Belastung der Signalspannungsquelle sowie durch diezulässigen nichtlinearen Verzerrungen der Übertragung. ZurSymmetrierung der Belastung der Signalspannungsquelle dient eine Diode Dl. Durch Parallelschaltung eines Kondensators C imResonanzschwingkreis SR läßt sich dieser auf die gewünschteResonanzfrequenz fR abstimmen; dabei ändern sich jedoch gleichzeitigLinearität und Empfindlichkeit der Anordnung.(steep rise in current I in Fig. 3). The dynamic range A, which is symmetrical to the voltage zero point without bias, is limited by the forward current of the diodes and the associated load on the signal voltage source as well as by the permissible non-linear distortion of the transmission. A diode Dl is used to balance the load on the signal voltage source. By connecting a capacitor C in parallel in the resonant circuit SR, it can be tuned to the desired resonant frequency fR ; however, the linearity and sensitivity of the arrangement change at the same time.
Mit einem Aussteuerungsbereieh von etwa 100 mVss eignet sich dieübertragungsvorrichtung für nahezu alle verfügbaren elektrodynamischenund piezoelektrischen Wandler. Infolge der hohenWith a modulation range of around 100 mVss, thetransmission device for almost all available electrodynamicand piezoelectric transducers. As a result of the high
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Eingangsimpedanz (Größenordnung 10' Ohms 100 pF) wird der Wandlerpraktisch nicht belastet.Input impedance (in the order 10 'Ohms 100 pF) is practically not charged to the converter.
Eine Veränderung der Resonanzfrequenz fR ist auch denkbar, wenndurch das Signal Uo die Induktivität der Spule LR verändert wird.A change in the resonance frequency fR is also conceivable if the inductance of the coil LR is changed by the signal Uo.
Die kontinuierliche Auswertung der durch das Signal Ug abhängigenVerstimmung des rotierenden Resonanzschwingkreises SR erfolgtmittels des Auswertekoppelkreises S„, der die variable ResonanzfrequenzfR bzw. die Phasenverschiebung zwischen ResonanzschwingkreisspannungUR und Resonanzschwingkreisstrom I„ unter Verwendungeines Oszillatorsignals konstanter Frequenz auswertet. Die prinzipielle Schaltung des Auswertekoppelkreises S„ ist in Fig. 2 aufder rechten Seite dargestellt.The continuous evaluation of the detuning of the rotating resonancecircuit S R, whichis dependent on the signal U g, is carried out by means of the evaluation coupling circuit S ", which evaluates the variable resonance frequency fR or the phase shift between the resonancecircuit voltage U R and the resonance circuit current I" using an oscillator signal of constant frequency. The basic circuit of the evaluation coupling circuit S ″ is shown in FIG. 2 on the right-hand side.
Der Auswertekoppelkreis Sg- besteht aus der Koppelspule Lg- undwird mit einer Oszillatorspannung UQ mit einer konstanten OszillatorfrequenzfQ aus einem spannungsgesteuerten Oszillator VcO (VoltageControlled Oscillator) betrieben, wobei die Oszillatorfrequenz f„The evaluation coupling circuit Sg- consists of the coupling coil Lg- and is operated with an oscillatorvoltage U Q with a constant oscillator frequency fQ from a voltage-controlled oscillator VcO (Voltage Controlled Oscillator), the oscillator frequency f "
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gleich dem zeitlichen Mittel der Resonanzfrequenz f„ des ro-equal to the time average of the resonance frequency f "of the ro-
tierenden Resonanzschwingkreises f_ ist. In den AuswertekoppelkreisS„ ist eine als Shunt und Phasenschieber dienende Reaktanz X (Induktivität oder Kapazität) geschaltet. An der KoppelspuleL„ des Auswertekoppelkreises S„ wird die KoppelspulenspannungtL· abgegriffen und zusammen mit dem über den Shunt X gemessenenKoppelspulenstrom I„ einer Auswerteeinheit 4, die als Multiplizierausgebildet ist, zugeführt. Das Ausgangssignal U. desMultiplizierers passiert einen Tiefpaßfilter 5, dessen Grenzfrequenzkleiner als die Oszillatorfrequenz fn ist. Wie im folgendennoch näher auszuführen sein wird, ist für das Meßverfahren die Phasenverschiebung zwischen der KoppelspulenspannungUK und dem Meßwert des Koppelspulenstroms I„ ausschlaggebend,so daß zur Messung und Phasenschiebung des Koppelspulenstroms I„ die an der Reaktanz X anliegende Spannung gemessen und derAuswerteeinheit 4 zugeführt wird.animal resonance circuit f_ is. A reactance X (inductance or capacitance) serving as a shunt and phase shifter is connected to the evaluation coupling circuit S ". The coupling coil voltage tL · is tapped at the coupling coil L "of the evaluation coupling circuit S" and fed together with the coupling coil current I "measured via the shunt X to an evaluation unit 4, which is designed as a multiplier. The output signal U. of the multiplier passes through a low-pass filter 5, the cutoff frequency of which is lower than the oscillator frequency fn . As will be explained in more detail below, the phase shift between the coupling coilvoltage U K and the measured value of the coupling coil current I "is decisive for the measurement process, so that for the measurement and phase shift of the coupling coil current I" the voltage applied to the reactance X is measured and the evaluation unit 4 is fed.
Die beiden Spulen LR und L„ bilden einen Transformator T3 wobeidie induktive Kopplung durch die Gegeninduktivität M symbolisch in der Zeichnung dargestellt ist. Durch den mit der OszillatorspannungU„ mit konstanter Oszillatorfrequenz f„ betriebenenAuswertekoppelkreis S„ wird im Resonanzschwingkreis SR eineResonanζschwingkreisspannung UR mit einem Resonanzschw-ingkreisstromIR induziert, wobei die Resonanzfrequenz f_ gleich der Oszillatorfrequenzf0 ist. Durch die induktive Kopplung der beidenSpulen L„ und LR bildet sich zur Erhaltung des magnetischen Flusseseine feste Phasenbeziehung : zwi-schen der Koppelspulenspannung U^,dem Koppelspulenstrom I„, der Resonanzschwingkreisspannung U„ unddem Resonanzschw-ingkreisstrom I„ aus. Bei einer Veränderung derKapazität der Kapazitätsdiode CD durch das Signal U„ ändert sich dieResonanzfrequenz f^ des Resonanzschwingkreises Sn und somit auchThe two coils LR and L "form a transformer T3 , the inductive coupling through the mutual inductance M being shown symbolically in the drawing. By using the oscillator voltage U "with a constant oscillator frequency f" driven Auswertekoppelkreis S "a Resonanζschwingkreisspannung UR with a Resonanzschw-ingkreisstrom IR is induced in the resonant circuit SR, where the resonance frequency f_ equal to the oscillator frequency f0. The inductive coupling of the two coils L "and LR creates a fixed phase relationship to maintain the magnetic flux: between the coupling coil voltage U ^, the coupling coil current I", the resonant circuit voltage U "and the resonant circuit current I". When the capacitance of the capacitance diode CD changes due to the signal U ", the resonance frequency f ^ of the resonance circuit Sn changes and thus also
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die Phasenverschiebung zwischen der Resonanzschwingkreisspannung Un und dem Resonanzschwingkreisstrom In, was zur Folge hat, daßsich auch die Phasenverschiebung zwischen der Koppelspulenspannung UK und dem Koppelspulenstrom I„ verändert. Durch dieseVeränderung in der Phasenverschiebung zwischen der Koppelspulenspannung U„ und dem Koppelspulenstrom I„ verändert sich auchdas Ausgangssignal U. der Auswerteeinheit 4.the phase shift between the resonant circuit voltage Un and the resonantcircuit current I n , which has the consequence that the phase shift between the coupling coil voltage UK and the coupling coil current I "changes. This change in the phase shift between the coupling coil voltage U "and the coupling coil current I" also changes the output signal U. of the evaluation unit 4.
Solange die Resonanzfrequenz fn des Resonanzschwingkreises Sngleich der Oszillatorfrequenz fQ ist, beträgt die Phasenverschiebungzwischen der Resonanzschwingkreisspannung IL und demAs long as the resonance frequency fn of the resonancecircuit S n is equal to the oscillator frequency fQ , the phase shift between the resonance circuit voltage IL and the
Resonanzschwingkreisstrom In Null Grad und die nach der Koppel-Resonantcircuit current I n zero degrees and the after the coupling
spule LT, transformierte Impedanz stellt einen reinen Wirkwiderstanddar. Die Phasenverschiebung zwischen der Koppelspulenspannung Ut, und dem Meßwert des Koppelspulenstroms I„ beträgtdaher durch die Reaktanz X 90°, so daß das Ausgangssignal U. am Tiefpaßfilter 5 Null "Volt beträgt. Eine Verstimmung des Resonanzschw-^ingkreisesSn durch ein Signal UQ beeinflußt diePhasenverschiebung zwischen der Koppelspulenspannung U„ und demKoppelspulenstrom IK und damit das Ausgangssignal U.. Zwischender Verstimmung des rotierenden Resonanzshwingkreises Sn und demAusgangssignal U. besteht ein annähernd linearer Zusammenhang, so daß durch den Wert des Ausgangssignals U. der Wert des zuübertragenden Signals Ug bestimmt ist.coil LT , transformed impedance represents a pure resistance. The phase shift between the coupling coil voltage Ut and the measured value of the coupling coil current I "is due to the reactance X 90 °, so that the output signal U. at the low-pass filter 5 is zero" volts Detuning the resonance circuit Sn by a signal UQ influences the phase shift between the coupling coil voltage U "and the coupling coil current IK and thus the output signal U .. Between the detuning of the rotating resonance circuit Sn and the output signal U. there is an approximately linear one Relationship, so that the value of the signal Ug to be transmitted is determined by the value of the output signal U.
Um Rückwirkungen der Demodulatorschaltung des AuswertekoppelkreisesSy.auf den Resonanzschwingkreis SR aus zugleichen3 istein automatischer Nullabgleich vorgesehen, indem das AusgangssignalU. über einen geeigneten Regler 6 die OszillatorfrequenzTo avoid repercussions of the demodulator circuit of the evaluationcoupling circuit Sy. To equalize the resonancecircuit S R from3 , an automatic zero adjustment is provided by the output signal U. via a suitable controller 6, the oscillator frequency
Jn.Jn.
fQ des spannungsgesteuerten Oszillators VCO nachstimmt. Dieskann dadurch geschehen, daß bei einem Signal U„ von Null Voltdie Oszillatorfrequenz fQ so lange verändert wird, bis sieder Resonanzfrequenz fn entspricht und kein Ausgangssignal ü,fQ of the voltage controlled oscillator VCO readjusts.This can be done by changing the oscillator frequency f Q for a signal U "of zero volts until it corresponds to the resonance frequency fn and there is no output signal ü,
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vorliegt. Die Bemessung des Reglers 6 hat Einfluß auf die untereGrenzfrequenz der Übertragungsstrecke, weil niederfrequente Schwankungen der Resonanzfrequenz fR des ResonanzschwingkreisesSR ausgeregelt werden. Falls auch statische Signalanteileübertragen werden sollen, ist als Signalspannung die Regelspannung UR am Ausgang des Reglers 6 abzugreifen. In diesemFall bestimmt der Regler β maßgeblich die obere Grenzfrequenz der Signalspannung.is present. The dimensioning of the controller 6 has an influence on the lower limit frequency of the transmission path, because low-frequency fluctuations in the resonance frequency fR of the resonancecircuit S R are regulated. If static signal components are also to be transmitted, the control voltage UR is to be tapped off at the output of the controller 6 as the signal voltage. In this case, the controller β largely determines the upper limit frequency of the signal voltage.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19833330519DE3330519C2 (en) | 1983-08-24 | 1983-08-24 | Method and device for the contactless transmission of a signal from a rotating component to a stationary component |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19833330519DE3330519C2 (en) | 1983-08-24 | 1983-08-24 | Method and device for the contactless transmission of a signal from a rotating component to a stationary component |
| Publication Number | Publication Date |
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| DE3330519A1true DE3330519A1 (en) | 1985-03-14 |
| DE3330519C2 DE3330519C2 (en) | 1986-09-04 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE (1) | DE3330519C2 (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4007838A1 (en)* | 1990-03-12 | 1991-09-19 | Dittel Walter Gmbh | DEVICE FOR TOUCH DETECTION |
| WO1995008099A1 (en)* | 1993-09-16 | 1995-03-23 | Werner Kluft | Sensor system |
| US8237451B2 (en) | 2004-11-01 | 2012-08-07 | Cardiomems, Inc. | Communicating with an implanted wireless sensor |
| EP1876945B1 (en)* | 2005-03-04 | 2012-12-05 | CardioMems, Inc. | Communicating with an implanted wireless sensor |
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| US9265428B2 (en) | 2003-09-16 | 2016-02-23 | St. Jude Medical Luxembourg Holdings Ii S.A.R.L. (“Sjm Lux Ii”) | Implantable wireless sensor |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1848306U (en)* | 1960-10-29 | 1962-03-15 | Telefunken Patentverwetungsges | INGESTABLE PROBE FOR MEASURING THE TEMPERATURE IN THE STOMACH AND / OR INTESTINE OF A PATIENT. |
| DE1566789A1 (en)* | 1967-09-30 | 1970-04-30 | Siemens Ag | Arrangement for the contactless transfer of measured values from a rotating to a stationary part |
| DE3107947A1 (en)* | 1981-03-02 | 1982-09-16 | Vdo Adolf Schindling Ag, 6000 Frankfurt | DEVICE FOR TRANSMITTING A MEASURED VALUE FROM A MOVING OBJECT TO A RELATIVE TO THIS FIXED OBJECT |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE1848306U (en)* | 1960-10-29 | 1962-03-15 | Telefunken Patentverwetungsges | INGESTABLE PROBE FOR MEASURING THE TEMPERATURE IN THE STOMACH AND / OR INTESTINE OF A PATIENT. |
| DE1566789A1 (en)* | 1967-09-30 | 1970-04-30 | Siemens Ag | Arrangement for the contactless transfer of measured values from a rotating to a stationary part |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4007838A1 (en)* | 1990-03-12 | 1991-09-19 | Dittel Walter Gmbh | DEVICE FOR TOUCH DETECTION |
| EP0446849A3 (en)* | 1990-03-12 | 1993-03-03 | Walter Dittel Gmbh Luftfahrtgeraetebau | Device for monitoring a tooling process |
| WO1995008099A1 (en)* | 1993-09-16 | 1995-03-23 | Werner Kluft | Sensor system |
| US8896324B2 (en) | 2003-09-16 | 2014-11-25 | Cardiomems, Inc. | System, apparatus, and method for in-vivo assessment of relative position of an implant |
| US9265428B2 (en) | 2003-09-16 | 2016-02-23 | St. Jude Medical Luxembourg Holdings Ii S.A.R.L. (“Sjm Lux Ii”) | Implantable wireless sensor |
| DE102004051145B4 (en)* | 2004-10-20 | 2015-09-17 | Artis Gmbh | Sensor system for a cutting machine tool and a cutting machine tool with a sensor system |
| DE102004051145C5 (en)* | 2004-10-20 | 2021-03-18 | Marposs Monitoring Solutions Gmbh | Sensor system for a cutting machine tool and a cutting machine tool with a sensor system |
| US8237451B2 (en) | 2004-11-01 | 2012-08-07 | Cardiomems, Inc. | Communicating with an implanted wireless sensor |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |