Vorrichtung zum Feststellen der Richtung einer Bewegung
Die vorliegende Erfindung hat zum Gegenstand eine Vorrichtung zum Feststellen der Richtung einer Bewegung.
Es sind Vorrichtungen zum Feststellen der Richtung einer Bewegung bekannt, welche den Nachteil aufweisen, dass sie in einem materiellen Kontakt mit dem sich bewegenden Körper oder Flüssigkeit treten müssen, um die Richtung feststellen zu können. Es sind ferner Vorrichtungen zum Feststellen der Richtung einer Bewegung bekannt, welche in keinen materiellen Kontakt mit dem sich bewegenden Körper oder Flüssigkeit treten müssen, aber diese Vorrichtungen weisen mehr als einen Geber auf, um die Richtung feststellen zu können. Diese bekannten Vorrichtungen sind somit kompliziert und kostspielig. Diese Mängel werden durch die erfindungs gemässe Vorrichtung beseitigt.
In der beiliegenden Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dar gestellt. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Mittelstück einer Wasserleitung, in welchem ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Feststellen der Richtung einer Drehbewegung angeordnet ist,
Fig. 2 einen Aufriss des Mittelstückes gemäss Fig. 1, wobei ein Teil der Seitenwand beseitigt wurde, um das Woltman-Rad zu zeigen,
Fig. 3 ein elektrisches Schema der erfindungsgemässen Vorrichtung,
Fig. 4 ein vereinfachtes elektrisches Prinzipschema, welches dem Schema gemäss Fig. 3 entspricht,
Fig. 5a-5e die Reihenfolge der Verarbeitung und Umwandlung der vom Geber erhaltenen Impulse zur schluss endlichen Differentiation und in bezug auf die Polarität, in Abhängigkeit von der zu überwachenden Richtung der Bewegung,
Fig.
6 ein zweites Ausführungsbeispiel, welches zum Feststellen der Richtung einer translatorischen Bewegung dient.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Mittelstück einer Wasserleitung bezeichnet. 8 ist ein Träger eines Gebers, welcher aus einem E-förmigen Magnetkern 5 mit drei Spulen 2, 3, 4 besteht. Dieser Geber wurde vom Innern des Rohres mittels der Araldit-Masse 9 isoliert. Im Rohr des Mittelstückes 1 ist ein Woltman Rad 6 angeordnet, welches mit vier Schaufeln 7 versehen ist. Diese Schaufeln bilden einen Winkel von ungefähr 300 mit der waagrechten Achse des Mittelstückes 1. Das Rad 6 muss mindestens eine Schaufel 7 aufweisen. Der Luftspalt zwischen den Schaufeln 7 und den Polschenkeln des Kernes 5 darf nicht grö sser als ungefähr 3 mm sein.
Die Spule 2 bildet die Primärwicklung, und die Spulen 3, 4 bilden die Sekundärwicklung des Transformators 11 gemäss Fig. 3. Die Primärwicklung 2 dieses Transformators wird von einem Oszillator 10 gespeist. Die Sekundärwicklung 3, 4 ist über einen Gleichrichter 14, einen Verstärker 15 und einen Begrenzer 16 mit einem Differentiationsglied 17 verbunden. Die Anzeigegeräte 18, 19 geben die Richtung der Bewegung an.
In Fig. 4 sind die Sekundärwicklungen 3, 4 des Transformators 11 über die Gleichrichter Gll, G12 mit einem regulierbaren Widerstand Rh verbunden, mit welchem ein Kondensator C parallel geschaltet ist. Der Widerstand Rh und der Kondensator C bilr den ein RC-Glied. Wenn die magnetischen Flüsse zwischen dem linken Polschenkel und dem mittleren Polschenkel sowie zwischen dem rechten Polschenkel und dem mittleren Polschenkel ungestört sind, ist die Spannung an den Klemmen a, b gleich Null. Sobald diese magnetischen Flüsse gestört werden, entsteht eine Spannung zwischen den Klemmen a, b. Wird der Magnetfluss zwischen dem linken und dem mittleren Polschenkel des Kernes 5 zuerst gestört, dann wird z.
B. die Spannung U3 > U4, SO dass das Potential der Klemme a höher als das Potential der Klemme b ist. Wird dagegen der Magnetfluss zwischen dem rechten und dem mittleren Polschenkel des Kernes 5 zuerst gestört, dann wird z. B. U3 > U4, so dass das Potential der Klemme niedriger als das Potential der Klemme b ist.
Bei Vorwärtsbewegung einer Flüssigkeit im Mittelstück 1 dreht sich das Woltman-Rad 6 im Uhrzeigersinn, und die am Ausgang des Gleichrichters 14 vorhandenen Impulse (L) sind von links nach rechts in Fig. 5a dargestellt. Diese Impulse werden durch die Störung der Symmetrie der magnetischen Kraftlinien zwischen den Polen des E-Kernes 2 erzeugt, wobei zuerst die Kraftlinien zwischen dem linken Polschenkel und dem mittleren Polschenkel des E-Kernes 2 gestört werden. Am Ausgang M des Begrenzers 16 nehmen die Impulse die in Fig. Sb dargestellte Form an, und sie werden dann im Differentiationsglied 17 differenziert, so dass am Ausgang P dieses Differentiationsgliedes die Reihenfolge der differenzierten Impulse in bezug auf ihre Polarität die folgende ist: +-+ +-+ +-+ +-+ +-+
Diese Reihenfolge der differentierten Impulse, welche in Fig.
Sc dargestellt ist, wird durch das Anzeigegerät 18 ermittelt.
Bei Rückwärtsbewegung einer Flüssigkeit im Mittelstück 1 dreht sich das Woltman-Rad 6 gegen den Uhrzeigersinn, und die am Ausgang des Gleichrichters 14 vorhandenen Impulse (L) sind von rechts nach links in Fig. 5a dargestellt. Diese Impulse werden durch die Störung der Symmetrie der magnetischen Kraftlinien zwischen den Polen des E-Kernes erzeugt, wobei zuerst die Kraftlinien zwischen dem rechten Polschenkel und dem mittleren Polschenkel des E-Kernes 2 gestört werden. Am Ausgang M des Begrenzers 16 nehmen die Impulse die in Fig.
Sd dargestellte Form an, und sie werden dann im Differentiationsglied 17 differenziert, so dass am Ausgang P dieses Differentiationsgliedes die Reihenfolge der differenzierten Impulse in bezug auf ihre Polarität die folgende ist: - + -- + -- + -- + -- + -
Diese Reihenfolge der differenzierten Impulse, welche in Fig. 2 dargestellt ist, wird durch das Anzeigegerät 19 ermittelt. Die Reihenfolge der differenzierten Impulse ermöglicht es somit, die Richtung der Bewegung festzustellen.
In Fig. 6 ist eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Feststellen der Richtung einer translatorischen Bewegung dargestellt. Die in den Fig. 1 und 6 sich entsprechenden Elemente haben gleiche Bezugszeichen. Mit 20 ist ein Körper bezeichnet, der eine translatorische Bewegung ausführt, deren Richtung festgestellt werden soll. 23 ist ein Träger eines Gebers, welcher gleich wie intFig. 1 aus einem E-förmigen Magnetkern 5 und drei Spulen 2, 3, 4 besteht.
Dieser Geber ist mittels der Aralditmasse 9 isoliert.
Auf dem Körper 20 sind mehrere Blechlappen 21 befestigt, welche die gleiche Aufgabe wie die Schaufeln des Woltman-Rades erfüllen. Die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäss Fig. 6 ist der Wirkungsweise der Vorrichtung gemäss Fig. 1 ähnlich.
Device for determining the direction of movement
The subject of the present invention is a device for determining the direction of movement.
Devices for determining the direction of a movement are known which have the disadvantage that they have to come into material contact with the moving body or liquid in order to be able to determine the direction. Devices for determining the direction of a movement are also known which do not have to come into material contact with the moving body or liquid, but these devices have more than one transmitter in order to be able to determine the direction. These known devices are thus complicated and expensive. These shortcomings are eliminated by the device according to the invention.
In the accompanying drawings, two embodiments of the subject matter of the invention are presented. Show in detail:
1 shows a cross section through a central piece of a water pipe in which a first embodiment of the device according to the invention for determining the direction of a rotary movement is arranged,
Fig. 2 is an elevation of the center piece of Fig. 1 with part of the side wall removed to show the Woltman wheel;
3 shows an electrical diagram of the device according to the invention,
4 shows a simplified electrical principle diagram which corresponds to the diagram according to FIG. 3,
5a-5e the sequence of processing and conversion of the pulses received from the encoder for the final finite differentiation and with regard to the polarity, depending on the direction of movement to be monitored,
Fig.
6 shows a second exemplary embodiment which is used to determine the direction of a translational movement.
In Fig. 1, 1 denotes a center piece of a water pipe. 8 is a carrier of a transmitter, which consists of an E-shaped magnetic core 5 with three coils 2, 3, 4. This transmitter was isolated from the inside of the tube by means of the araldite compound 9. A Woltman wheel 6, which is provided with four blades 7, is arranged in the tube of the center piece 1. These blades form an angle of approximately 300 with the horizontal axis of the center piece 1. The wheel 6 must have at least one blade 7. The air gap between the blades 7 and the pole legs of the core 5 must not be larger than approximately 3 mm.
The coil 2 forms the primary winding, and the coils 3, 4 form the secondary winding of the transformer 11 according to FIG. 3. The primary winding 2 of this transformer is fed by an oscillator 10. The secondary winding 3, 4 is connected to a differentiation element 17 via a rectifier 14, an amplifier 15 and a limiter 16. The display devices 18, 19 indicate the direction of movement.
In FIG. 4, the secondary windings 3, 4 of the transformer 11 are connected via the rectifiers Gll, G12 to an adjustable resistor Rh, with which a capacitor C is connected in parallel. The resistor Rh and the capacitor C form an RC element. If the magnetic fluxes between the left pole leg and the middle pole leg and between the right pole leg and the middle pole leg are undisturbed, the voltage at terminals a, b is zero. As soon as these magnetic fluxes are disturbed, a voltage arises between the terminals a, b. If the magnetic flux between the left and the middle pole legs of the core 5 is first disturbed, then z.
B. the voltage U3> U4, SO that the potential of terminal a is higher than the potential of terminal b. If, however, the magnetic flux between the right and the middle pole legs of the core 5 is first disturbed, then z. B. U3> U4, so that the potential of the terminal is lower than the potential of terminal b.
When a liquid moves forward in the center piece 1, the Woltman wheel 6 rotates clockwise, and the pulses (L) present at the output of the rectifier 14 are shown from left to right in FIG. 5a. These pulses are generated by disturbing the symmetry of the magnetic lines of force between the poles of the E core 2, the lines of force between the left pole leg and the middle pole leg of the E core 2 being disturbed first. At the output M of the limiter 16, the pulses take on the form shown in Fig. 5b, and they are then differentiated in the differentiation element 17, so that at the output P of this differentiation element the sequence of the differentiated pulses with regard to their polarity is the following: + - + + - + + - + + - + + - +
This sequence of differentiated pulses, which is shown in Fig.
Sc is shown is determined by the display device 18.
When a liquid in the middle piece 1 moves backwards, the Woltman wheel 6 rotates counterclockwise, and the pulses (L) present at the output of the rectifier 14 are shown from right to left in FIG. 5a. These pulses are generated by disturbing the symmetry of the magnetic lines of force between the poles of the E core, the lines of force between the right pole leg and the middle pole leg of the E core 2 being disturbed first. At the output M of the limiter 16, the pulses take the form shown in FIG.
Sd, and they are then differentiated in the differentiation element 17, so that at the output P of this differentiation element the sequence of the differentiated pulses with regard to their polarity is the following: - + - + - + - + - + -
This sequence of the differentiated pulses, which is shown in FIG. 2, is determined by the display device 19. The sequence of the differentiated impulses thus makes it possible to determine the direction of the movement.
In Fig. 6 a device according to the invention for determining the direction of a translational movement is shown. The elements corresponding to one another in FIGS. 1 and 6 have the same reference numerals. With a body is referred to, which executes a translational movement, the direction of which is to be determined. 23 is a carrier of a transmitter, which is the same as intFig. 1 consists of an E-shaped magnetic core 5 and three coils 2, 3, 4.
This transmitter is insulated by means of the araldite compound 9.
On the body 20, several sheet metal tabs 21 are attached, which perform the same task as the blades of the Woltman wheel. The operation of the device according to FIG. 6 is similar to the operation of the device according to FIG.