Einrichtung zur Konstanthaltung der Drehzahl eines Rotors in einem Zeitmessgerät
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Konstanthaltung der Drehzahl eines Rotors in einem Zeitmessgerät, mit mindestens zwei am Rotor angeordneten Magnetpolen und einer in der Nähe wenigstens eines Teiles des Rotors angeordneten, und mit wenigstens einem der Magnetpole zusammenwirkenden Antriebschaltung, welche mindestens eine Antriebsspule, eine Stromquelle sowie einen Verstärker aufweist, ferner mit Mitteln zur Erzeugung einer Grundfrequenz für den Betrieb des Rotors, welche Mittel eine in der Nähe des Rotors angeordnete Geberspule aufweisen, die auf die Bewegung des Rotors anspricht und Impulse mit der genannten Grundfrequenz erzeugt sowie dem Verstärker zuführt, sowie Mitteln, um der genannten Antriebsspule die Ausgangssignale des Verstärkers zuzuführen,
damit in der Antriebsschaltung magnetische, den Rotor weiterbewegende Impulse entstehen.
Bei den Zeitmessgeräten für Automobile besteht die Forderung nach einer genau arbeitenden, mit konstanter Drehzahl laufenden Einrichtung, die relativ billig herzustellen und unempfindlich gegen Erschütterungen ist. Bisher verwendete man in solchen Einrichtungen Oszillatoren zum Antrieb eines Synchronmotors. Dieses System ist jedoch hinsichtlich der Kosten und der Stabilität sehr nachteilig. Der Gleichstrom der Stromquelle eines Automobils wird von dem Oszillator in Wechselstrom zum Antrieb des Synchronmotors umgeformt.
Ein Synchronmotor lässt sich auf verhältnismässig billige Weise für den Betrieb bei kleinen Frequenzen herstellen, etwa für sechzig Hertz. Teuer ist jedoch der für die Stabilisierung des niederfrequenten An triebsstromes aus einer Gleichstromquellle benötigte Oszillator. Anderseits lässt sich jedoch ein Oszillator zur Erzeugung eines frequenzmässig stabilen Hoch frequenzsignals aus einer GleichstroImquellle relativ billig herstellen. In diesem Falle ist aber wiederum der Synchronmotor kostspieliger.
Daher sind die Kosten der Einrichtung sowohl für den Niederfrequenz- als auch für d'en Hochfrequenzbetrieb prohibitiv.
Zur Überwindung dieser gegensätzlichen Eigenschaften ist eine Einrichtung der eingangs genannten Art bekanntgeworden, bei der die Mittel zur Erzeugung der Grundfrequenz im Prinzip aus einer elektromagnetisch erregten Stimmgabel besteht, deren Schwingungen auf induktivem Wege abgenommen werden. Dem Rotor der bekannten Einrichtung ist ebenfalls eine Geberspule zugeordnet, die auf induktivem Wege ein von der Rotordrehzahl abhängiges Signal zuführt. Die beiden Signale, d. h. das Stimmgabelsignal und das Rotorsignal werden bei der bekannten Einrichtung einem Transistor zugeführt, der nach Massgabe der Koinzidenz der beiden Signale während einer längeren oder einer kürzeren Zeit die Antriebsspule an eine Stromquelle anschliesst.
Die Resonanzfrequenz der Stimmgabel der bekannten Einrichtung dient somit lediglich dazu, den transistorisierten Speisekreis der Antriebsspule leitend bzw.
nichtleitend zu machen, so dass wenn der Rotor seine Drehzahl erhöhen sollte, die ihm über die Antriebsspule zugeführte Antriebsenergie reduziert wird, um die Drehzahl synchron mit der Stimmgabelfrequenz zu halten. Dabei ist diese Synchrondrehzahl (wie bei gro ssen Maschinen) von der Polpaarzahl abhängig.
Dass diese bekannte Einrichtung eines nicht unerheblichen technischen Aufwandes bedarf, liegt auf der Hand. Ausserdem sind bei dieser Einrichtung die eingangs genannten Schwierigkeiten der gegensätzlichen Eigenschaften (entweder billiger Synchronmotor und teurer Oszillator oder aber billiger Oszillator und teurer Synchronmotor) nicht überwunden, weil das Verhältnis zwischen Stimmgabelfrequenz einerseits und Rotordrehzahl anderseits nur durch die Polpaarzahl des Synchronmotors gegeben ist.
Es ist daher ein Anliegen der Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit konstanter niedriger Drehzahl arbeitet, deren Fertigung geringe Kosten verursacht, und bei der das Verhältnis zwischen Frequenz des Oszillators und der Grundfrequenz des Rotors sozusagen beliebig hoch gewählt werden kann, ohne dabei zu einem teueren Synchronmotor oder aber zu einem teueren Oszillator greifen zu müssen.
Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemässe Einrichtung dadurch gekennzeichnet, dass ein vom genannten Verstärker getrennter und unabhängiger Generator einer harmonischen Schwingung vorgesehen ist, deren Frequenz einem ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz ist, wobei der Generator an den Verstärker gekoppelt ist, um dem Eingang des Verstärkers konti nuierlich einen ununterbrochenen Impulszug elektrischer Steuersignale aus dem Generator zuzuführen, wodurch der Verstärker der Antriebsspule Antriebsimpulse mit einer einem ganzzahligen Bruchteil der Generatorfrequenz entsprechenden, jedoch mit dieser in fester Phasenbeziehung stehenden Frequenz zuführt, um den Rotor mit einer Drehzahl anzutreiben die einem Bruchteil der Generatorfrequenz entspricht.
Weitere Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes gehen aus der folgenden beispielsweisen Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung hervor. In dieser stellen dar:
Fig. 1 schematisch eine erste, einfache Ausführungsform der Einrichtung,
Fig. 2 Wellendiagramme für den Betrieb der Einrichtung nach Fig. 1, und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung.
Eine Welle 10 ist drehbar zwischen zwei Stützlagern 12 und 14 gelagert. Auf der Welle 10 ist eine Scheibe 16 befestigt, so dass sie mit der Welle 10 rotieren kann. Zwei Permanentmagnete 18 und 20 sind um 1800 gegeneinander versetzt und zueinander rechtwink lig auf der Scheibe 16 angeordnet.
In einem Abstand von der Umlaufbahn des Magneten 18 ist eine Geberspule 22 vorgesehen und mit ersterem magnetisch gekoppelt, wenn der Magnet 18 an der Geberspule 22 vorbeirotiert. Im Abstand yon der Umlaufbahn des zweiten Permanentmagneten 20 befindet sich eine Antriebsspule 24, die nach ihrer Erregung mit dem Magneten 20 magnetisch gekoppelt wird. Ein Anschlussende der Geberspule 22 ist elektrisch geerdet, während ihr anderes Ende an die Basis eines PNP Transistors 26 angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors 26 ist elektrisch geerdet. Der Kollektor des Transistors 26 steht iiber die Antriebsspule 24 mit einem Ende eines Impulsgebers 28 in Verbindung. Die andere Leitung des Impulsgebers 28 ist elektrisch geerdet.
Um eine Drehung der Permanentmagnete 18 und 20 zu bewirken, wird auf die Welle 10 eine antreibende Kraft ausgeübt. Beim Passieren des Magneten 18 unter der Geberspule 22 wird in letzterer ein elektrischer Impuls induziert. Der negative Anteil des in der Spule 22 induzierten Impulses versetzt den Transistor 26 in einen gesättigten Zustand, wodurch in der Antriebsspule 24 bei Anwesenheit eines negativen Ausgangsimpulses des Impulsgebers 28 ein Strom fliesst. Dieser durch die Antriebsspule 24 fliessende Strom erzeugt ein magnetisches Feld, das auf den Permlanentmagneten 20 eine Kraft ausübt und eine Drehung der Welle 10 hervorruft.
Es sei hier bemerkt, dass infolge der zueinander rechtwinkligen Stellung der Magnete 18 und 20 keine magnetische Wirkung zwischen dem Magneten 20 und der Geberspule 22 sowie dem Magneten 18 und der Antriebsspule 24 auftritt. Die Dauermagnete 18 und 20 der Fig. 1 bilden einen einpoligen Motor, der für eine bestimmte vorhandene Impulsfrequenz im Verhältnis 1 :1 an deren Phase gebunden ist. Das heisst also, dass bei einer Frequenz von 10 die Welle 10 ebenfalls 10 Umdrehungen ausführt.
Zum besseren Verständnis der Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung kann die Fig. 2 dienen, die typische Wellenformen der elektrischen Grössen zeigt.
Der Verlauf des Impulses 30 ist typisch für den vom Magneten 18 beim Vorbeigehen unter der Geberspule 22 erzeugten Impuls. Die Anlegung des negativen Teiles 32 des Impulses 30 an die Basis des Transistors 26 versetzt diesen in einen gesättigten Zustand. Der Impuls 34 ist ein typischer negativer Ausgangsimpuls des Impulsgebers 28, während der Impuls 36 ein typischer Stromimpuls ist, der durch ein Zusammenfallen des Ausgangsimpulses des Impulsgebers 28 und der Geberspule 22 entsteht und die Antriebsspule 24 speist.
Die Impulse 30, 34 und 36 sind beisLpieaft bei einem Verhältnis der Drehzahl der Welle 10 zur Frequenz des Ausgangsimpulses des Gebers 28 von 1:1, wobei die SynchrnisaÜ.on der Phasenlage in der Mitte der Impulse Ides Impuflsgebers 28 erfolgt.
Bei dem in Fig. 1 abgebildeten System handelt es sich um eine mit konstanter Drehzahl arbeitende Einrichtung. Ändert sich die auf die Welle 10 wirkende Last, so sucht sich auch die Drehgeschwindigkeit der Welle 10 zu ändern. Nimmt die Last der Welle 10 zu, so tendiert auch die Drehzahl der Welle 10 zu einer Abnahme. Wenn dies jedoch auftritt, so entsteht eine zeitliche Verschiebung des Ausgangsspannungsimpulses 30 gegenüber der erwähnten Phasenlage, so dass der negative Teil 32 mit dem Impuls 34 früher koinzidiert, so dass ein grösserer wirksamer Teil des Impulses 36 auf die Antriebsspule 24 einwirkt. Somit wird die der Antriebsspule 24 vom Impuls 36 zugeführte Energie vergrössert, wodurch der Motor in Phase verbleibt und seine Drehzahl auch unter der Lastzunahme beibehält.
Bei abnehmender Motorlast neigt die Welle 10 dazu, schneller zu rotieren. Sobald dies auftritt, verschiebt sich die Phasenlage des Ausgangsspannungsimpulses der Geberspule 22, so dass der negative Teil 32 mit dem Ausgangsimpuls des Impulsgebers 28 später zusammenfällt und sich der wirksame Betrag des der Antriebsspule 24 zugeführten Impulses verringert, wodurch die von der Antriebsspule 24 auf den Magneten 20 ausgeübte Drehkraft geschwächt und die Motordrehzahl auch bei einer Last abnahme konstant gehalten wird. Man erkennt also, dass die Einrichtung nach Fig. 1 unter veränderlicher Last eine konstante Drehzahl aufrechterhält.
Wenngleich die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung mit einer Ausgangsfrequenz des Impulsgebers arbeitet, die gleich der Drehzahl der Welle 10 ist, so kann die Einrichtung nach vorliegender Erfindung bei Impulsgeberfrequenzen arbeiten, die über der Drehzahl der Welle 10 liegen. Bei der Einrichtung nach Fig. 1 lässt sich die Bedingung der Phasensynchronisierung bei konstanter Wellendrehzahl erreichen, während die Impulsgeberfrequenz ein Vielfaches derselben beträgt. Die obenerwähnten 10 Umdrehungen der Welle 10 je Se kunde können also auch in synchroner Phasenlage gehalten werden, wenn der Impulsgeber 28 mit einem Vielfachen der Drehzahl als Frequenz arbeitet, beispielsweise mit sekundlich 20, 30 oder 50 Impulsen.
Man erkennt die Richtigkeit dieser Behauptung, wenn man wieder die in Fig. 2 dargestellten wellenförmigen Impulse betrachtet. Wie bereits erwähnt, gelten die Impulse 34 und 36 für ein Verhältnis der Wellendrehzahl zur Impulsfrequenz von 1 : 1. Die Impulse 38 und 40 sind Beispiele für eine Ausgangsimpulsfrequenz, die gleich der dreifachen Drehzahl der Welle 10 ist. Wie gezeigt, kommen während der Koinzidenz des negativen Teiles 32 des Ausgangsimpulses 30 des Impulsgebers 22 etwas weniger als zwei Impulse des Impulsgebers 28 mit ihm zur Deckung, um etwas weniger als zwei Impulse 40 zur Speisung der Antriebsspule 24 zu erzeugen. Zur Aufrechterhaltung der phasensynchronen Bedingung für den Motor ist es erforderlich, dass die Energie der Impulse 40 des Antriebsstromes gleich der Energie der Antriejbsstromlimprllse 36 ist.
Um dies zu erreichen, werden die Breite und die Höhe der Ausgangsimpulse 38 des Impulsgebers 28 entsprechend angepasst. Dies gewährleistet, dass auf den getriebenen Magneten 20 die gleiche Kraft ausgeübt wird und die in Fig. 2 gezeigte Einrichtung die gleiche Wellendrehzahl beibehält.
Fig. 3 zeigt eine praktisch bevorzugte Ausführungsform des vorliegenden Erfindungsgegenstandes. Hierbei ist die Antriebsspule 24 vom Impulsgeber 28 isoliert, um eine bessere Leistung zu erzielen.
Bei dieser Aus,führuxlg ist ein Anschlussleiter der Gelberspule 22 an die Basis eines PNP-Transistors 26 angeschlossen. Der zweite Anschlussleiter der Geberspule 22 ist mit dem Emitter des Transistors 26 verbunden. Der Kollektor des Transistors 26 steht mit einer Aus,gangsklenme des Impulsgebers 28 in Verbindung, indessen zweite Ausgangsklemme elektrisch geerdet ist. Ein zweiter PNP-Transistor 38 besitzt einen elektrisch geerdeten Emitter und eine mit dem Emitter des Transistors 26 verbundene Basis. Der Kollektor des Transistors 38 ist über eine Antriebsspule 24 mit einer negativen VorspannungsGleichstromquelle 40 verbunden.
Die Welle 10 besitzt wie die Einrichtung nach Fig. 1 eine koaxial auf ihr befestigte und mit ihr umlaufende nichtmagnetische Scheibe 16. Auf ihrem Umfang sitzt eine Mehrzahl permanenter Magnete 42, deren Pole gleich orientiert sind. Die Geberspule 22 und die Antriebsspule 24 sind räumlich entfernt vor- einander und von den Magneten 42 angeordnet, so dass während des Vorbeiganges eines der Magnete 42 unter der Geberspule 22, wobei in diesem eine Spannung induziert wird, ein anderer der Magnete 42 unter der Antriebsspule 24 vorbeistreicht und mit ihr magnetisch gekuppelt wird, um eine treibende Drehkraft von ihr zu empfangen.
Die Vorgänge beim phasensynchronen Betrieb der Einrichtung nach Fig. 3 sind die gleichen wie bei jener nach Fig. 1. Die mehrfache Zahl von Polen anf der Scheibe 10 ermöglicht natürlich eine weitere Reduktion des Verhältnisses von Impulsgeberfrequenz zu Wellendrehzahl.
Es sei bemerkt, dass die bei der vorangegangenen Ausführung verwendeten negativen Ausgangsimpulse des Impulsgebers 28 und die negative Vorspannungs Gleichstromquelle durch positive Impulse und Vorspannungserzeuger ersetzt werden können, wenn NPN Transistoren verwendet werden.
Die in Fig. 3 gezeigte Ausführung wurde für einen phasensynchronen Betrieb mit 100 Ausgangsimpulsen des Impulsgebers 28 pro Sekunde bei einem Verhältnis von 1: 1 entworfen. Das heisst also, dass die Drehzahl der Welle 10 so gross ist, dass von den unter der Geberspule 22 vorbeigehenden Magneten 40 100 Impulse/sec erzeugt werden. Die Drehzahl der Welle 10 beträgt 100/8 (da acht Magnete 42 vorhanden sind) oder 12,5 Umdrehungen/sec. Wenn die Frequenz der Ausgangsimpulse des Gebers 28 auf 1000/sec geändert wird, so bleibt, mit der hier beschriebenen Breite und Höhe der Ausgangsimpulse, die Welle 10 bei der Drehzahl von 12,5 Umdrehungen/sec phasensynchron.
Device for keeping the speed of a rotor constant in a timing device
The present invention relates to a device for keeping the speed of a rotor constant in a timepiece, with at least two magnetic poles arranged on the rotor and one arranged in the vicinity of at least one part of the rotor and cooperating with at least one of the magnetic poles drive circuit, which has at least one drive coil, a Has a power source and an amplifier, furthermore with means for generating a fundamental frequency for the operation of the rotor, which means have a transmitter coil arranged in the vicinity of the rotor, which is responsive to the movement of the rotor and generates pulses with said fundamental frequency and supplies them to the amplifier, as well as means for supplying the output signals of the amplifier to said drive coil,
so that magnetic impulses that move the rotor further arise in the drive circuit.
When it comes to timing devices for automobiles, there is a need for a device that works precisely, runs at a constant speed, is relatively cheap to manufacture and is insensitive to vibrations. Up to now, oscillators have been used in such devices to drive a synchronous motor. However, this system is very disadvantageous in terms of cost and stability. The direct current from the power source of an automobile is converted by the oscillator into alternating current for driving the synchronous motor.
A synchronous motor can be manufactured in a relatively cheap way to operate at low frequencies, such as sixty Hertz. However, the oscillator required to stabilize the low-frequency drive current from a direct current source is expensive. On the other hand, however, an oscillator for generating a frequency-stable high-frequency signal from a direct current source can be manufactured relatively cheaply. In this case, however, the synchronous motor is again more expensive.
Therefore, the cost of the facility is prohibitive for both low frequency and high frequency operation.
To overcome these contradicting properties, a device of the type mentioned has become known in which the means for generating the fundamental frequency consists in principle of an electromagnetically excited tuning fork whose vibrations are inductively picked up. The rotor of the known device is also assigned a transmitter coil which inductively supplies a signal that is dependent on the rotor speed. The two signals, i.e. H. In the known device, the tuning fork signal and the rotor signal are fed to a transistor which, depending on the coincidence of the two signals, connects the drive coil to a current source for a longer or shorter period of time.
The resonance frequency of the tuning fork of the known device thus only serves to make the transistorized supply circuit of the drive coil conductive or
To make non-conductive, so that if the rotor should increase its speed, the drive energy supplied to it via the drive coil is reduced in order to keep the speed synchronous with the tuning fork frequency. This synchronous speed (as with large machines) depends on the number of pole pairs.
It is obvious that this known device requires a not inconsiderable technical effort. In addition, the difficulties mentioned at the beginning of the opposing properties (either cheap synchronous motor and expensive oscillator or cheaper oscillator and expensive synchronous motor) are not overcome with this device, because the relationship between tuning fork frequency on the one hand and rotor speed on the other hand is only given by the number of pole pairs of the synchronous motor.
It is therefore a concern of the invention to provide a device of the type mentioned which operates at a constant low speed, the production of which is low cost, and in which the ratio between the frequency of the oscillator and the fundamental frequency of the rotor can be selected as high as desired without having to resort to an expensive synchronous motor or an expensive oscillator.
For this purpose, the device according to the invention is characterized in that a generator of a harmonic oscillation is provided, which is separate and independent from the amplifier mentioned, the frequency of which is an integral multiple of the fundamental frequency, the generator being coupled to the amplifier in order to continuously supply the input of the amplifier to supply an uninterrupted pulse train of electrical control signals from the generator, whereby the amplifier supplies the drive coil with drive pulses with a frequency corresponding to an integer fraction of the generator frequency, but with a fixed phase relationship with this, in order to drive the rotor at a speed which corresponds to a fraction of the generator frequency.
Further details of the subject matter of the invention emerge from the following exemplary description in conjunction with the drawing. In this represent:
1 schematically shows a first, simple embodiment of the device,
Fig. 2 wave diagrams for the operation of the device according to Fig. 1, and
3 shows a schematic representation of a preferred embodiment of the device.
A shaft 10 is rotatably mounted between two support bearings 12 and 14. A disk 16 is attached to the shaft 10 so that it can rotate with the shaft 10. Two permanent magnets 18 and 20 are offset from one another by 1800 and arranged on the disk 16 at right angles to one another.
A transmitter coil 22 is provided at a distance from the orbit of the magnet 18 and is magnetically coupled to the former when the magnet 18 rotates past the transmitter coil 22. At a distance from the orbit of the second permanent magnet 20 there is a drive coil 24 which is magnetically coupled to the magnet 20 after it has been excited. One connection end of the transmitter coil 22 is electrically grounded, while its other end is connected to the base of a PNP transistor 26. The emitter of transistor 26 is electrically grounded. The collector of transistor 26 is connected to one end of a pulse generator 28 via drive coil 24. The other lead of the pulse generator 28 is electrically grounded.
In order to cause the permanent magnets 18 and 20 to rotate, a driving force is exerted on the shaft 10. When the magnet 18 passes under the transmitter coil 22, an electrical pulse is induced in the latter. The negative component of the pulse induced in the coil 22 puts the transistor 26 in a saturated state, as a result of which a current flows in the drive coil 24 when a negative output pulse from the pulse generator 28 is present. This current flowing through the drive coil 24 generates a magnetic field which exerts a force on the permanent magnet 20 and causes the shaft 10 to rotate.
It should be noted here that, due to the mutually perpendicular position of the magnets 18 and 20, no magnetic effect occurs between the magnet 20 and the transmitter coil 22 and between the magnet 18 and the drive coil 24. The permanent magnets 18 and 20 of FIG. 1 form a single-pole motor which is tied to its phase in a ratio of 1: 1 for a given pulse frequency. This means that at a frequency of 10, the shaft 10 also performs 10 revolutions.
For a better understanding of the mode of operation of the device shown in FIG. 1, FIG. 2 can serve, which shows typical waveforms of the electrical quantities.
The course of the pulse 30 is typical of the pulse generated by the magnet 18 when passing under the transmitter coil 22. The application of the negative portion 32 of the pulse 30 to the base of the transistor 26 places it in a saturated state. The pulse 34 is a typical negative output pulse of the pulse generator 28, while the pulse 36 is a typical current pulse that is generated by the coincidence of the output pulse of the pulse generator 28 and the transmitter coil 22 and feeds the drive coil 24.
The pulses 30, 34 and 36 are, for example, at a ratio of the speed of the shaft 10 to the frequency of the output pulse of the encoder 28 of 1: 1, the synchronization of the phase position taking place in the middle of the impulses of the pulse encoder 28.
The system shown in FIG. 1 is a device operating at constant speed. If the load acting on the shaft 10 changes, the rotational speed of the shaft 10 also seeks to change. If the load on the shaft 10 increases, the speed of the shaft 10 also tends to decrease. If this occurs, however, the output voltage pulse 30 is shifted in time with respect to the phase position mentioned, so that the negative part 32 coincides with the pulse 34 earlier, so that a larger effective part of the pulse 36 acts on the drive coil 24. Thus, the energy supplied to the drive coil 24 by the pulse 36 is increased, whereby the motor remains in phase and maintains its speed even under the load increase.
As the engine load decreases, the shaft 10 tends to rotate faster. As soon as this occurs, the phase position of the output voltage pulse of the transmitter coil 22 shifts, so that the negative part 32 later coincides with the output pulse of the pulse transmitter 28 and the effective amount of the pulse supplied to the drive coil 24 is reduced, whereby the pulse from the drive coil 24 on the magnet 20 exerted torque is weakened and the engine speed is kept constant even with a decrease in load. It can thus be seen that the device according to FIG. 1 maintains a constant speed under a variable load.
Although the device shown in FIG. 1 operates with an output frequency of the pulse generator which is equal to the speed of the shaft 10, the device according to the present invention can operate at pulse generator frequencies which are above the speed of the shaft 10. In the device according to FIG. 1, the phase synchronization condition can be achieved at constant shaft speed, while the pulse generator frequency is a multiple thereof. The above-mentioned 10 revolutions of the shaft 10 per second Se can also be kept in synchronous phase position if the pulse generator 28 operates at a multiple of the speed as the frequency, for example with 20, 30 or 50 pulses every second.
The correctness of this assertion can be seen if one looks again at the wave-shaped impulses shown in FIG. As already mentioned, the pulses 34 and 36 apply to a ratio of the shaft speed to the pulse frequency of 1: 1. The pulses 38 and 40 are examples of an output pulse frequency which is equal to three times the speed of the shaft 10. As shown, during the coincidence of the negative part 32 of the output pulse 30 of the pulse generator 22, slightly fewer than two pulses of the pulse generator 28 are in register with it, in order to generate slightly fewer than two pulses 40 for feeding the drive coil 24. To maintain the phase-synchronous condition for the motor, it is necessary that the energy of the impulses 40 of the drive current is equal to the energy of the drive current limiter 36.
In order to achieve this, the width and the height of the output pulses 38 of the pulse generator 28 are adjusted accordingly. This ensures that the same force is exerted on the driven magnet 20 and that the device shown in FIG. 2 maintains the same shaft speed.
3 shows a practically preferred embodiment of the present subject matter of the invention. Here, the drive coil 24 is isolated from the pulse generator 28 in order to achieve better performance.
In this embodiment, a connection conductor of the yellow coil 22 is connected to the base of a PNP transistor 26. The second connection conductor of the transmitter coil 22 is connected to the emitter of the transistor 26. The collector of the transistor 26 is connected to an output, gangsklenme of the pulse generator 28, while the second output terminal is electrically grounded. A second PNP transistor 38 has an electrically grounded emitter and a base connected to the emitter of transistor 26. The collector of transistor 38 is connected to a negative bias DC power source 40 through a drive coil 24.
The shaft 10, like the device according to FIG. 1, has a non-magnetic disk 16 fastened coaxially on it and rotating with it. A plurality of permanent magnets 42 are seated on its circumference, the poles of which are oriented in the same way. The transmitter coil 22 and the drive coil 24 are spatially separated from each other and from the magnets 42, so that while one of the magnets 42 is passing under the transmitter coil 22, whereby a voltage is induced in this, another of the magnets 42 below the drive coil 24 is swept past and magnetically coupled to it in order to receive a driving torque from it.
The processes in the phase-synchronous operation of the device according to FIG. 3 are the same as with that according to FIG. 1. The multiple number of poles on the disk 10 naturally enables a further reduction in the ratio of the pulse generator frequency to the shaft speed.
It should be noted that the negative output pulses of the pulse generator 28 used in the previous embodiment and the negative bias DC power supply can be replaced by positive pulses and bias generators if NPN transistors are used.
The embodiment shown in FIG. 3 was designed for phase-synchronous operation with 100 output pulses from the pulse generator 28 per second at a ratio of 1: 1. This means that the speed of the shaft 10 is so great that the magnets 40 passing under the transmitter coil 22 generate 100 pulses / sec. The speed of the shaft 10 is 100/8 (since there are eight magnets 42) or 12.5 revolutions / sec. If the frequency of the output pulses of the encoder 28 is changed to 1000 / sec, the shaft 10 remains phase-synchronous at the speed of 12.5 revolutions / sec with the width and height of the output pulses described here.