Claims (1)
**WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **.
** WARNING ** Beginning of CLMS field could overlap end of DESC **.
Die heute bekannte Geschwindigkeitsmessung erfolgt durch einen rotierenden Tachogenerator, welcher z.B. bei Seilbahnen durch eine auf dem Tragseil laufende Rolle angetrieben wird oder durch direkte berührungslose Abtastung der Drehzahl einer Laufrolle des Kabinenlaufwerkes. Diese Messverfahren haben den Nachteil, dass sie einen schlupffreien Lauf der Rolle auf dem Seil voraussetzen. Dies ist jedoch speziell im Winter bei starker Vereisung nicht gewährleistet, im Extremfall gleiten die Rollen auf dem Seil, ohne sich zu drehen. Durch die Abnützung der Laufflächen verändert sich der Durchmesser der Rollen. was ebenfalls zu einem Messfehler führt.
The speed measurement known today is carried out by a rotating tachometer generator, which e.g. in the case of cable cars, it is driven by a roller running on the support cable or by direct contactless scanning of the speed of a roller of the car running gear. These measuring methods have the disadvantage that they require the pulley to run free of slippage on the rope. However, this is not guaranteed, especially in winter when there is heavy icing, in extreme cases the rollers slide on the rope without turning. As the running surfaces wear out, the diameter of the rollers changes. which also leads to a measurement error.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein Messgerät zu entwickeln, welches die Bewegung, d.h., die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung der Kabine gegen über dem Tragseil oder einem anderen strangartigen Leiter direkt und berührungslos, also ohne Anwendung einer Rolle, messen kann.
The invention is based, in particular, on the object of developing a measuring device which can measure the movement, i.e. the speed or the acceleration of the car with respect to the carrying rope or another strand-like conductor, directly and without contact, i.e. without using a roller.
Dies wird erfindungsgemäss erreicht durch einen länglichen Raum zur Hindurchführung des axial bewegten Stranges, durch einen neben dem Raum angeordneten und mit der Magnetfeldachse zur Längsachse des Raumes quer orientierten Magnet und durch eine. in Achsrichtung gesehen, vor oder hinter dem Magnet angeordnete Empfängerspule, mit dem Zweck, eine von der Bewegung des Stranges abhängige Spannung zu erzeugen.
This is achieved according to the invention by an elongated space for the passage of the axially moved strand, by a magnet arranged next to the space and with the magnetic field axis oriented transversely to the longitudinal axis of the space, and by a magnet. seen in the axial direction, in front of or behind the magnet arranged receiver coil with the purpose of generating a voltage dependent on the movement of the strand.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass zwei Empfängerspulen symmetrisch in Richtung der Raumachse hintereinander und symmetrisch mit Bezug auf die Magnetfeldachse des Magneten angeordnet und so geschaltet sind, dass der Betrag der Summenspannung gleich der Differenz der Einzelspannungen ist. Durch diesen symmetrischen Aufbau wird nun in jeder dieser Spulen, sofern der Magnet ein Wechselstrommagnet ist, eine betragsmässig gleich grosse Wechselspannung induziert, wenn sich der strangartige Leiter nicht bewegt.
According to a preferred embodiment it can be provided that two receiver coils are arranged symmetrically one behind the other in the direction of the spatial axis and symmetrically with respect to the magnetic field axis of the magnet and are switched so that the amount of the total voltage is equal to the difference between the individual voltages. As a result of this symmetrical structure, if the magnet is an alternating current magnet, an alternating voltage of the same magnitude is induced in each of these coils if the strand-like conductor is not moving.
Bewegt sich der strangartige Leiter in Längsrichtung relativ zu dieser Anordnung, werden in demselben nach dem Prinzip des bewegten Leiters im Magnetfeld zusätzliche geschwindigkeitsabhängige Wirbelströme induziert. Diese stören die Symmetrie der ursprünglichen Magnetfelder und das hat zur Folge, dass nun die Spannung in der einen Empfängerspule höher und in der anderen niedriger wird. Die Differenzspannung zwischen den beiden Empfängerspulen ist damit ein Mass für die Bewegungsgeschwindigkeit des strangartigen Leiters, deren Phasenlage ein Mass für die Bewegungsrichtung desselben.
If the strand-like conductor moves in the longitudinal direction relative to this arrangement, additional speed-dependent eddy currents are induced in the same according to the principle of the moving conductor in the magnetic field. These disturb the symmetry of the original magnetic fields and this has the consequence that the voltage in one receiver coil is now higher and in the other lower. The differential voltage between the two receiver coils is therefore a measure of the speed of movement of the strand-like conductor, the phase position of which is a measure of the direction of movement of the same.
Erfolgt die Speisung des Magneten mit Gleichstrom, oder ist der Magnet ein Permanentmagnet, so wird nach dem Induktionsgesetz in den Empfängerspulen nur dann eine Spannung induziert, wenn sich das Magnetfeld verändert. Dies ist bei Geschwindigkeitsänderungen der Fall, da sich dann die geschwindigkeitsabhängigen Wirbelströme im strangartigen Leiter ändern. Das bedeutet, dass nun die Sekundärspannung eine Gleichspannung ist, deren Betrag ein Mass für die Beschleunigung und deren Polarität ein Mass für ihre Richtung ist.
If the magnet is supplied with direct current, or if the magnet is a permanent magnet, according to the law of induction, a voltage is only induced in the receiver coils when the magnetic field changes. This is the case with changes in speed, since the speed-dependent eddy currents then change in the strand-like conductor. This means that the secondary voltage is now a direct voltage, the magnitude of which is a measure of the acceleration and the polarity of which is a measure of its direction.
Anhand der beiliegenden Zeichnung wird eine Ausführung der Erfindung anhand eines Fühlers für Luftseilbahnkabinen beispielsweise erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht eines Fühlers von unten
Fig. 2 eine Ansicht eines Fühlers von vorne
Fig. 3 ein Schaltschema der Messanordnung
Das Seil 1 befindet sich in einem Luftspalt, gebildet aus den beiden Polschuhen 2 und 2', welche aus einem lamellierten, magnetisch leitenden Werkstoff ausgeführt sind. Für den magnetischen Rückschluss sorgt ein Joch 3 aus demselben Werkstoff. Die Polschuhe 2 weisen je 6 Nuten 4 auf, in welche die Spulen 5, 6, 7 eingelegt sind.
An embodiment of the invention is explained, for example, with the aid of a sensor for cable car cabins with the aid of the accompanying drawing. Show it:
Fig. 1 is a view of a sensor from below
Fig. 2 is a view of a sensor from the front
3 shows a circuit diagram of the measuring arrangement
The rope 1 is located in an air gap, formed from the two pole pieces 2 and 2 ', which are made of a laminated, magnetically conductive material. A yoke 3 made of the same material provides the magnetic return path. The pole shoes 2 each have 6 grooves 4 in which the coils 5, 6, 7 are inserted.
Diese zweiseitige Anordnung der Polschuhe und der Spulen ist in der Praxis die wichtigste und häufigste Ausführungsform und hat den Vorteil, dass sich kleine Verschiebungen des Seiles quer zum Luftspalt nur unwesentlich auf die Messgenauigkeit auswirken, da die Summe der Einzel-Luftspalte 81 und 82 konstant bleibt.
This two-sided arrangement of the pole shoes and the coils is the most important and most common embodiment in practice and has the advantage that small shifts of the rope across the air gap have only an insignificant effect on the measurement accuracy, since the sum of the individual air gaps 81 and 82 remains constant .
Das Erregerspulenpaar 5 und 5' ist in der 2. und, 5. Nut eingelegt. in der 1. und 3. Nut befindet sich das eine Empfängerspulenpaar 6 und 6', symmetrisch dazu in der 4. und 6. Nut das zweite Empfängerspulenpaar 7 und 7'. Die Spulenpaare sind jeweils unter sich in Serie geschaltet.
The excitation coil pair 5 and 5 'is inserted in the 2nd and 5th groove. One pair of receiver coils 6 and 6 'is located in the 1st and 3rd groove, and the second pair of receiver coils 7 and 7' is located symmetrically in the 4th and 6th groove. The coil pairs are each connected in series.
In Fig. 3 ist das Schaltschema dargestellt. Als Stromquelle dient die Batterie 8. In einem Oszillator 9 wird die sinusförmige Erregerspannung U1 mit der Frequenz f hergestellt.
In Fig. 3 the circuit diagram is shown. The battery 8 serves as the power source. The sinusoidal excitation voltage U1 with the frequency f is produced in an oscillator 9.
Diese Spannung ist an die Erregerspulen 5 und 5' angelegt und erzeugt das primäre Magnetfeld im Luftspalt. Die dadurch im Seil 1 erzeugten Wirbelströme induzieren in den Empfänger Spulenpaaren 6, 6' und 7, 7' eine Spannung U2 mit der Frequenz f. Diese Spulenpaare sind derart in Serie geschaltet, dass die Phasenlagen der Einzelspannungen einander entgegengesetzt gerichtet sind. Wird also bei stillstehendem Seil in jedem Spulenpaar eine Spannung mit dem gleichen Betrag induziert, so resultiert für die Spannung U2 der Wert Null. Bei bewegtem Seil sind die Spannungen der Empfängerspulenpaare infolge der Feldverzerrung durch die zusätzlich induzierten Wirbelströme im Seil ungleich. Die resultierende Spannung U2 entspricht nun der Differenz der Einzelspannungen und ist im Wesentlichen proportional zur Seilgeschwindigkeit.
This voltage is applied to the excitation coils 5 and 5 'and generates the primary magnetic field in the air gap. The eddy currents thus generated in the rope 1 induce a voltage U2 with the frequency f in the receiver coil pairs 6, 6 'and 7, 7'. These coil pairs are connected in series in such a way that the phase positions of the individual voltages are directed opposite one another. If a voltage of the same magnitude is induced in each coil pair with the rope at a standstill, the value zero results for the voltage U2. When the rope is in motion, the tensions of the receiver coil pairs are unequal due to the field distortion caused by the additionally induced eddy currents in the rope. The resulting tension U2 corresponds to the difference between the individual tensions and is essentially proportional to the rope speed.
Je nach Phasenlage der Spannung U2 ist die Bewegungsrichtung des Seiles feststellbar.
The direction of movement of the rope can be determined depending on the phase position of the voltage U2.
Die Spannung U2 wird in einem Verstärker 10 verstärkt und gleichgerichtet, am Ausgang liegt die zu U2 proportionale Gleichspannung UA an. Mit dem Instrument 11 kann die Seilgeschwindigkeit angezeigt werden.
The voltage U2 is amplified and rectified in an amplifier 10; the direct voltage UA proportional to U2 is present at the output. The rope speed can be displayed with the instrument 11.
Mit Hilfe des erfindungsgemässen Fühlers ist es möglich, die Geschwindigkeit von linearen Bewegungen metallischer Gegenstände mit homogenem Querschnitt u. Leitwert berührungslos zu messen. Die beschriebene Anordnung ist sehr robust und wartungsfrei. Ausser der Anwendung für die Geschwindigkeitsmessung von Seilbahnkabinen sind analoge Anordnungen auch zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessungen von Luft- und Magnetkissenbahnen, von Strangpressen für Metallprofile, von Walzwerken für Bleche usw.
With the help of the sensor according to the invention, it is possible to measure the speed of linear movements of metallic objects with a homogeneous cross section and the like. Measure conductance without contact. The arrangement described is very robust and maintenance-free. In addition to being used for measuring the speed of cable car cabins, analogue arrangements are also used for non-contact speed measurements of air and magnetic cushion tracks, of extrusions for metal profiles, of rolling mills for sheet metal, etc.
einsetzbar. Anstelle des in der Beschreibung genannten Ausdrucks Seil 1 treten analog die Ausdrücke wie strangartiger Leiter, d.h. Leitschiene , Profil , Blech usw.
applicable. Instead of the expression rope 1 mentioned in the description, the expressions such as strand-like conductor, i.e. Guardrail, profile, sheet metal, etc.
PATENTANSPRUCH
PATENT CLAIM
Fühler zur Bestimmung der Bewegung eines mindestens angenähert geradlinig bewegten Stranges aus elektrisch leitendem Material, gekennzeichnet durch - einen länglichen Raum zur Hindurchführung des axial be wegten Stranges.
Sensor for determining the movement of an at least approximately rectilinear moving strand of electrically conductive material, characterized by - an elongated space for the passage of the axially moving strand.
- durch einen neben dem Raum angeordneten und mit der
Magnetfeldachse zur Längsachse des Raumes quer orien tierten Magnet und - durch eine, in Achsrichtung gesehen, vor oder hinter dem
Magnet angeordnete Empfängerspule, mit dem Zweck, eine von der Bewegung des Stranges abhängige Spannung zu erzeugen.
- by one arranged next to the room and with the
Magnetic field axis to the longitudinal axis of the room transversely oriented magnet and - by one, seen in the axial direction, in front of or behind the
Magnet-arranged receiver coil with the purpose of generating a voltage dependent on the movement of the strand.
UNTERANSPRÜCHE
1. Fühler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Empfängerspulen in Richtung der Raumachse hin tereinander und symmetrisch mit Bezug auf die Magnetfeldachse des Magneten angeordnet und so geschaltet sind, dass der Betrag der Summenspannung gleich der Differenz der Einzelspannungen ist.
SUBCLAIMS
1. Sensor according to claim, characterized in that two receiver coils in the direction of the spatial axis are arranged one behind the other and symmetrically with respect to the magnetic field axis of the magnet and are connected so that the amount of the total voltage is equal to the difference between the individual voltages.
2. Fühler nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Raumachse auf der gegen überliegenden Seite des Raumes ein zweiter Magnet und eine bzw. zwei weitere Empfängerspulen einander paarweise zugeordnet sind und dass die Empfängerspulenpaare in sich so geschaltet sind, dass sich ihre Teilspannungen addieren.
2. Sensor according to claim or dependent claim 1, characterized in that to the spatial axis on the opposite side of the room, a second magnet and one or two further receiver coils are assigned to each other in pairs and that the receiver coil pairs are connected in such a way that their partial voltages are connected add.
3. Fühler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet ein Wechselstrommagnet ist.
3. Sensor according to claim, characterized in that the magnet is an alternating current magnet.
4. Fühler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet ein Gleichstrommagnet ist.
4. Sensor according to claim, characterized in that the magnet is a direct current magnet.
5. Fühler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet ein Permanentmagnet ist.
5. Sensor according to claim, characterized in that the magnet is a permanent magnet.