Tauchanker-Aufnehmer

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Tauchanker-Aufnehmer und Differential-Tauchanker werden zur berührungslosen Messung aller Größen genutzt, die sich als Weg oder Winkel darstellen lassen. Für folgende Messprinzipien kann diese Art von Aufnehmern verwendet werden:

Längenmessung
Winkelmessung
Kraftaufnehmer
Druckaufnehmer
Beschleunigungsaufnehmer
Schwingungsaufnehmer

Tauchanker-Aufnehmer

Vereinfachter Aufbau eines Tauchanker-Aufnehmers

In seiner einfachsten Form besteht der Tauchanker-Aufnehmer aus einer Spule, in der ein Eisenkern bewegt wird. Mit s wird hier der einfache Weg des Eisenkerns bezeichnet. Die magnetischen Feldlinien laufen in den drei Bereichen: Eisen, Luft und innerhalb der Spule.

Magnetischer Widerstand der Tauchankerspule

$R_M = \frac{s_{Fe}}{\mu_0 \cdot \mu_r \cdot A_{Fe}}+\frac{s}{\mu_0 \cdot A}+\frac{s_a}{\mu_0 \cdot A_a}\;$

mit Näherung $A_{Fe} = A << A_a R_m \approx \frac{s}{\mu \cdot A}\;$

Induktivität

$L = \frac{N^2}{R_m} =\frac{N^2 \cdot A \cdot \mu_0}{\frac{s_{Fe}}{\mu_r}+s} \approx \frac{N^2 \cdot A \cdot \mu_0}{s} = \frac{K\cdot 1}{s} = \frac{L_0}{1+ \triangle \frac{s}{S_0}}\;$

$s = s_0 + \triangle s\;$

Differenzial-Tauchanker

Aufbau eines Differenzial-Tauchankers

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Bei Differenzial-Tauchankeraufnehmern werden zwei Spulen verwendet, die einem gemeinsamen beweglichen Eisenkern haben. Wird der Eisenkern um +s verschoben, erhöht sich die Induktivität L2 und die Induktivität L1 wird kleiner.

Mittelstellung

$L_1 (s=S_0) = L_2 (s=s_0) = L_0 = \frac{K}{s_0}\;$

$Z_1 = j\cdot \omega \cdot L_1 = \frac{j\cdot \omega \cdot L_0}{l+\frac{s}{s_0}}\;$

$Z_2 = j\cdot \omega \cdot L_2 = \frac{j\cdot \omega \cdot L_0}{l-\frac{s}{s_0}}\;$

Diagonalspannung

$\underline{U_d} = \frac{\underline{U_0}}{2} \cdot \frac{\underline{Z_2}-\underline{Z_1}}{\underline{Z_2+\underline{Z_1}}} = \frac{\underline{U_0}}{2}\cdot \frac{\frac{1}{1-\frac{s}{s_0}}-\frac{1}{1+\frac{s}{s_0}}}{\frac{1}{1-\frac{s}{s_0}}+\frac{1}{1+\frac{s}{s_0}}}= \frac{\underline{U_0}}{2}\cdot \frac{s}{s_0}\;$