AT231560B - Meßeinrichtung, bei der die Meßgröße die Frequenz bzw. Phasenlage einer Impulsfolge beeinflußt - Google Patents

Description

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  Messeinrichtung, bei der die Messgrösse die Frequenz bzw. 



   Phasenlage einer Impulsfolge beeinflusst 
Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung, bei der die Messgrösse die Frequenz bzw. Phasenlage einer Impulsfolge beeinflusst. Nach der Erfindung wird diese Impulsfolge mit besonderem Vorteil durch einen   in Abhängigkeit   von der Messgrösse periodisch bewegten, in an sich bekannter Weise auf einen Hallgenerator einwirkenden magnetisch   wirksamen Teil erzeugt. Die Beeinflussung von Hallgeneratoren durch   einen rotierenden permanentmagnetischen Teil ist an sich aus der USA-Patentschrift Nr. 2,512, 325 bekannt, doch handelt es sich dabei nicht um eine Messeinrichtung, sondern um mittels Hallgeneratoren kommr. tierende elektrische Maschinen. 



   Die Zeichnungen dienen zur Erläuterung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung, u. zw. erläutern die Fig. 1-4 eine erfindungsgemässe Einrichtung zur Drehzahlmessung und die Fig. 5 und 6 eine erfindungsgemässe Einrichtung zur Messung der jeweiligen Tordierung einer Antriebswelle bzw. zur Messung des von dieser Welle übertragenen Drehmomentes. 
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 schinenteil befestigt ist (oder bei genügend niedriger Drehzahl durch eigene Anziehung haftet) und bei seiner Drehbewegung periodisch den Hallgenerator 2 beeinflusst. An Stelle eines einzigen Magneten können auch mehrere über den Umfang des rotierenden Maschinenteiles verteilt sein. Die zugehörigen Fig. 2a und 2b zeigen schematisch den Verlauf der vom Hallgenerator infolge der Veränderung des ihn durchsetzenden magnetischen Flusses erzeugten   Spannungs- bzw.

   Stromlmpulse,   u. zw. für eine geringere und eine höhere Drehzahl. 



   Die   Hallspannung   uh kann bekanntlich nach der Formel   uh   = G.   is.   B dem Produkt aus dem Steuerstrom is und der magnetischen Induktion B proportional gesetzt werden, wobei der   proportionalitätsfaktor   G annähernd konstant und unter anderem eine Funktion der geometrischen Abmessungen des Hallgenerators ist. Der Steuerstrom is kann der Einfachheit wegen ebenfalls als konstant angenommen werden. Auch ist im allgemeinen vorauszusetzen, dass ein von der Spannung uh gespeister Aussenwiderstand konstant bleibt und der linearen Anpassung entspricht. 



   Bei Änderung der Geschwindigkeit, mit der der Magnet am Hallgenerator   vorbeigeiuhrt   wird, bleiben die von diesem erzeugten   Spannungen im   Gegensatz zu den Spannungen, die nach dem   induktion-   gesetz in einer Spule erzeugt werden   würden - in   ihrer Grösse unverändert, jedoch läuft der Vorgang schneller oder langsamer ab. Die Steilheit S = duh/dt und die Dauer der Impulse und der zwischen ihnen liegenden Pausen werden geändert, wie auch die Fig. 2a und 2b zeigen. 



   Der vorstehend beschriebene Impulsgenerator soll nun mittels der   111 Fig.   3 dargestellten Schaltung zur Messung der Drehzahl des den Magneten 1 tragenden rotierenden Maschinenteiles dienen, wie an Hand der Fig. 3 und 4 erklärt wird. Die im Hallgenerator erzeugte Spannung lässt einen Strom i durch die Primärwicklung des Transformators (Fig. 3) fliessen. Die in Fig. 4 (vereinfacht) dargestellte Sekundärspannung u 2 ist, wie dieser. Figur zu entnehmen ist, durch den Wert di/dt bestimmt, also insbesondere durch die Flankensteilheit der   primärenStromimpulse.   Nach Gleichrichtung wird sie an einem Messinstrument angezeigt (Fig. 3).

   Bei Erhöhung der Drehzahl wird die genannte Flankensteilheit und damit auch die Spannung u2 
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 gezeigte Spannung offensichtlich von der Drehzahl abhängig, so dass dieses : Instrument auch in Umdr/min geeicht werden kann. 



   An Stelle der Schaltung gemäss Fig. 3 kann zur Drehzahlmessung auch eine Anordnung dienen, in welcher die von einem Impulsgenerator nach Fig. 1 erzeugten, in ihrer Frequenz der zu messenden Dreh- zahl entsprechenden, mit steigender Frequenz immer kürzer werdenden Impulse zur Auslösung von Im- pulsen gleichbleibender Dauer, Form und Amplitude benützt werden, die ihrerseits ein in Umdr/min eichbares Voltmeter speisen. Unter Umständen wird allerdings die Skala des letzteren bei höheren Dreh- zahlen stark zusammengedrängt sein. Eine Bereichs-Umschaltung kann durch Änderung der dem Voltme- ter zugeführten Impulse durchgeführt werden. Schaltungen zur Auslösung stets gleichbleibender Impulse sind an sich nicht neu. Besonders hingewiesen sei auf die österr. Patentschrift Nr. 215033. 



   Die Erfindung bietet auch Vorteile für den Bau von Einrichtungen zur Messung von Drehmomenten nach dem Prinzip der Darstellung der Torsion einer das Drehmoment übertragenden Welle als elektrische
Phasenverschiebung. Nach Fig. 5 werden an zwei axial möglichst weit auseinanderliegenden Stellen einer längeren Welle,   z. B.   einer Antriebswelle für eine Schiffsschraube oder der längeren Welle eines soge- nannten twin-drive für ein Walzgerüst, je ein Kranz von permanenten Magneten befestigt, die sich in der aus Fig.   l   bekannten Art an je einem Hallgenerator vorbeibewegen. In den beiden Hallgeneratoren wer- den dabei Spannungen erzeugt, die nur dann phasengleich sind, wenn die Welle nicht auf Torsion bean- sprucht wird.

   Andernfalls tritt eine ein Mass für das übertragene Drehmoment darstellende   Phasenver-   schiebung auf, die nach Fig. 6 mit Hilfe eines bereits in mkg eichbaren   Phasen-Messgerätes angezeigt   werden kann. Voraussetzung ist natürlich, dass die Torsion der Welle für eine Anzeige ausreicht. 



   Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung ermöglicht es, vom Hallgenerator eine Spannung abzunehmen, die unabhängig von ihrer Frequenz konstant bleibt. Gibt man dem rotierenden Magneten eine geeignete
Form, so kann die Spannung jeden beliebigen Verlauf haben, z. B. auch sinusförmig sein. Die Amplitude kann z. B. durch Änderung des Steuerstromes i eingestellt werden. 



   Statt der bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten bewegten permanenten Magneten könnten selbstverständlich auch Elektromagnete,   z. B.   bewickelte Polräder, verwendet werden. Auch braucht der durch seine Bewegung den Hallgenerator beeinflussende magnetisch wirksame Teil nicht selbst mit einer Wicklung versehen oder permanent magnetisch zu sein, sondern er kann durch seine Bewegung den magnetischen Widerstand und   damit den Magnetfluss   eines den   Hallgenerator enthaltenden, bewickel-   ten oder permanentmagnetisch erregten ruhenden Eisenkreises verändern. Es könnte also z. B. statt eines Polrades bloss ein Rad mit Zähnen od. dgl. aus ferromagnetischem Material benützt werden. 



   Des weiteren sei noch bemerkt, dass die Bewegung des magnetisch   wirksamen   leiles, deren Frequenz gemessen werden soll, besonders, wenn es sich nicht um eine Mehrzahl von Polen bzw. Zähnen handelt, statt einer rotierenden auch eine hin-und hergehende sein kann. 



   Obwohl es meist vorzuziehen sein wird, dei magnetisch wirksamen Teil am ruhenden Hallgenerator vorbeizubewegen, ist natürlich auch der umgekehrte Fall möglich, da es ja nur auf die Relativbewegung ankommt. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Messeinrichtung, bei der die Messgrösse die Frequenz bzw. Phasenlage einer Impulsfolge beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, dass diese Impulsfolge durch einen in Abhängigkeit von der Messgrösse periodisch bewegten, in an sich bekannter Weise auf einen Hallgenerator einwirkenden magnetisch wirksamen Teil erzeugt ist.

Claims (1)

1. 2. Messeinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Messgrösse eine Drehzahl oder Frequenz ist, dadurch gekennzeichnet, dass die durch ihre Frequenz die Messgrösse darstellende, mittels des Hallgenerators erzeugte Impulsfolge einer Schaltung zugeführt ist, die an einem Instrument einen Ausschlag erzeugt, der ein Mass für die Messgrösse ist.

   3. Messeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels des Hallgenerators erzeugte Impulsfolge der Primärwicklung eines Transformators zugeführt ist, an den sekundärseitig ein das Instrument speisender Gleichrichter angeschlossen ist, und dass die Bemessung dieser Schaltelemente eine solche ist, dass der Transformator im wesentlichen eine dem Differentialquotienten des Primärstromes ent- sprechende Sekundärspannung erzeugt, die durch den Gleichrichter gleichgerichtet wird.

   4. Messeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Hallgenerator erzeugte <Desc/Clms Page number 3> Impulsfolge, deren Amplitude gegebenenfalls frequenzunabhängig, deren Impulsdauer jedoch frequenzabhängig ist, zur Auslösung von Impulsen praktisch frequenzunabhängiger Amplitude und Dauer benutzt ist, die ihrerseits ein in Umdr/min eichbares Instrument speisen.

   5. Messeinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Messgrösse ein Drehmoment ist, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei axial voneinander entfernten Stellen eines der Übertragung des zu messenden Drehmomentes dienenden Maschinenteiles, insbesondere einer Welle, je mindestens ein von einem mitrotierenden, magnetisch wirksamen Teil im Takte der Drehung beeinflusster Hallgenerator vorgesehen ist und dass die Phasendifferenz der von diesen erzeugten Impulse als Mass für die Tordierung der Welle und damit für das von dieser übertragene Drehmoment dient.

   O. Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis u, dadurch gekennzeichnet, dass der Hallgenerator von einem permanenten Magneten beeinflusst ist, der an einem rotierenden oder hin-und hergehenden Maschinenteil haftet oder befestigt ist.