DE1008937B

DE1008937B - Einrichtung zum Messen der Geschwindigkeit eines Koerpers

Info

Publication number: DE1008937B
Application number: DEC12038A
Authority: DE
Inventors: Charles Etienne Vastrade; Paul Gustave Amelie Jespers
Original assignee: COMITE ELECTROTECHNIQUE BELGE
Current assignee: COMITE ELECTROTECHNIQUE BELGE
Priority date: 1954-11-04
Filing date: 1955-11-03
Publication date: 1957-05-23
Also published as: CH326602A; GB787933A; NL96275C; FR1134634A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen der Geschwindigkeit eines Körpers, die einen verstellbaren, an eine Gleichstromquelle konstanter Spannung angeschlossenen Kondensator aufweist, dessen beweglicher Teil, der durch den Körper bewegt wird, dessen Geschwindigkeit gemessen werden soll, eine Änderung der elektrostatischen Kapazität bewirkt und infolgedessen bei diesem Kondensator einen Lade- oder Entladestrom erzeugt.

Es sind Einrichtungen dieser Art bekannt, bei denen die Funktion der Änderung der elektrostatischen Kapazität des Kondensators in Abhängigkeit von der Verschiebung des Körpers keiner anderen Bedingung genügen soll, als daß sie zyklisch ist. Dabei wird nur die Frequenz des den verstellbaren Kondensator aufladenden und entladenden Wechselstromes mittels eines geeigneten Frequenzmessers gemessen. Diese Frequenz entspricht bis auf einen ganzen Faktor der Zahl der Zyklen der Verschiebung des bewegten Körpers in der Zeiteinheit.

Eine solche Einrichtung gestattet nicht die Feststellung der augenblicklichen Geschwindigkeit des in Bewegung befindlichen Körpers, wenn dieser während der Dauer eines vollständigen Zyklus der Stromänderung Geschwindigkeitsänderungen unterworfen ist. Sie offenbart nur den Mittelwert der Geschwindigkeit im Verlauf dieses Zyklus.

Die Erfindung hat eine Einrichtung zum Gegenstand, mittels der außerdem die augenblickliche Geschwindigkeit des in Bewegung befindlichen Körpers feststellbar ist.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch die Kombination eines Kondensators mit einem Registriergerät für die Augenblickswerte des Lade- und Entladestromes dieses Kondensators, wobei der Kondensator so ausgebildet ist, daß die Funktion der Änderung seiner elektrostatischen Kapazität in Abhängigkeit von der Amplitude der Verschiebung des zusammen mit dem Körper, dessen Geschwindigkeit zu messen ist, bewegbaren Teiles linear ist.

»Registriergerät« bedeutet hierbei irgendein Instrument, das eine ausreichend kleine Trägheit aufweist, den Augenblicks werten des Lade- und Entladestromes des Kondensators genau zu folgen und eine Kurve darzustellen, deren Ordinaten ein Maß für die Augenblickswerte der Geschwindigkeit des in Bewegung befindlichen Körpers ergeben.

Für den Fall, daß die Änderung der zu messenden Geschwindigkeit sehr rasch erfolgt, weist die Einrichtung als Registriergerät vorteilhaft einen mit Kathodenstrahlen arbeitenden Oszillographen auf.

Die für die Teile des Kondensators erforderliche Form, um eine lineare Änderung der Kapazität zu Einrichtung zum Messen
der Geschwindigkeit eines Körpers

Anmelder:
Comite Electrotechnique Beige, Brüssel

Vertreter: Dr.-Ing. W. Wolff, Patentanwalt,
Stuttgart-N, Lange Str. 51

Beanspruchte Priorität:
Belgien vom 4. November d964

Charles Etienne Vastrade, Uccle, Brüssel,
und Paul Gustave Amelie Jespers,

Woluwe St. Lambert (Belgien),
sind als Erfinder genannt worden

erzielen, kann nach der Art der Bewegung durch Anwendung einer bekannten Integralgleichung bestimmt werden. Dieses Problem ist ein vereinfachter Fall des allgemeineren Falles eines Kondensators mit gegebener, aber beliebiger Änderung der Kapazität im Verlauf einer Drehbewegung, der beispielsweise behandelt ist in Parodi, »Applications physiques de la transformation de Laplace«, S. 131 bis 133 (Ganthier Villars, Paris 1948).

In der Zeichnung sind beispielsweise verschiedene Ausführungsformen gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Schema einer elektrischen Einrichtung zum Messen augenblicklicher Geschwindigkeiten eines in Bewegung befindlichen Körper,

Fig. 2 eine Ansicht eines einstellbaren, für eine in Fig. 1 dargestellte Einrichtung geeigneten Kondensators für den Fall, daß die zu erforschende Bewegung eine Rotationsbewegung ist,

Fig. 3 einen Schnitt des in Fig. 2 dargestellten Kondensators gemäß der Linie III-III der Fig. 2,

Fig. 4 einen Längsschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 5 durch eine zweite Ausführungsform eines einstellbaren Kondensators für eine Einrichtung gemäß Fig. 1 für den Fall, daß die zu erforschende Bewegung eine Translation ist,

Fig. 5 einen Querschnitt des in Fig. 4 dargestellten Kondensators nach der Linie V-V der Fig. 4,

Fig. 6 ein dem Schema der Fig. 1 entsprechendes Schema einer elektrischen Einrichtung für den Fall der Verwendung eines mit einer Schutzelektrode versehenen einstellbaren Kondensators,

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Claims

3 4

Fig. 7 eine Ansicht einer dritten Ausführungsform die an ihren Scheiteln ausgeschnitten, konzentrisch eines einstellbaren, für eine Einrichtung gemäß zur Rotationsachse angeordnet sind und die gleiche Fig. 6 geeigneten Kondensators für den Fall, daß die Weite wie die beweglichen Sektoren aufweisen, zu erforschende Bewegung eine Rotationsbewegung ist, Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Aus-

Fig. 8 einen Längsschnitt des in Fig. 7 dargestell- 5 führungsform weist der einstellbare Kondensator 2 ten Kondensators nach der Linie VIII-VIII der einen Halter 10 auf, der zueinander parallele, zylin-Fig. 7, drische, gleichachsig angeordnete Rippen 11 trägt.

Fig. 9 einen Längsschnitt nach der gebrochenen Zwischen den parallelen Rippen 11 sind andere, zu Linie IX-IX der Fig. 10 einer vierten Ausführungs- ihnen parallele Rippen 12 gleichachsig angeordnet, die form eines einstellbaren Kondensators für die Ein- io ebenfalls eine zylindrische Form aufweisen. Diese richtung gemäß Fig. 6 ebenfalls für den Fall, daß die werden von einem anderen Halter 13 gehalten, der zu erforschende Bewegung eine Rotationsbewegung ist, parallel zu den Rippen verschiebbar ist. Dieser Halter Fig. 10 einen Querschnitt des in Fig. 9 dargestell- 13 ist mit einem Träger 4' verbunden, der mit einem ten Kondensators nach der Linie X-X der Fig. 9. Führungsorgan 14 verbunden ist, das sich in einer

In den verschiedenen Figuren bezeichnen die glei- 15 Aussparung 15 eines Trägers 16 für den fest anchen Bezugszeichen gleiche Teile. geordneten Halter 10 bewegt. Zwischen dem Halter

Die in der Fig. 1 dargestellte Einrichtung weist 10 und dem Träger 16 ist eine elektrisch isolierende einen einstellbaren Kondensator 2 auf, der an eine Schicht 17 angeordnet. Der Träger 4' wird beispiels-Gleichstromquelle konstanter Spannung angelegt ist, weise durch einen eine translatorische Bewegung ausdie durch die Zeichen + und — bezeichnet ist. Diese 20 führenden Körper bewegt, dessen Geschwindigkeit Zeichen können natürlich auch umgekehrt sein. Der erforscht werden soll. Dieser Kondensator ist daher bewegliche Teil 3 des Kondensators wird mittels eines für eine Schaltung gemäß Fig. 1 für den Fall geTeiles 4 bewegt, der mit dem Teil verbunden ist, eignet, daß der Körper, dessen Geschwindigkeit gedessen Geschwindigkeit gemessen werden soll. Die messen werden soll, eine Schwingungsbewegung statt Bewegung dieses Teiles 4 kann je nach dem zu unter- 25 einer Rotationsbewegung ausführt, suchenden Fall eine Rotationsbewegung oder eine Die in Fig. 6 dargestellte Einrichtung unterscheidet

Translationsbewegung sein. Dieser Teil 4, der bei- sich von der gemäß Fig. 1 nur dadurch, daß der einspielsweise die Form einer Welle oder einer Schiene stellbare Kondensator mit einer im wesentlichen in aufweist, ist schematisch durch eine gestrichelt ge- der Verlängerung der festen Meßelektrode 6 angeordzeichnete Linie dargestellt, damit seine Darstellung 30 neten Schutzelektrode 18 ausgestattet ist. Diese genicht mit den ausgezogenen Linien des elektrischen währleistet ein gleichmäßiges elektrisches Feld für die Schaltschemas verwechselt wird. Meßelektrode 6 und dient außer zum Messen des

Das Verschieben des beweglichen Teiles 3 des unter Kapazitätsstromes auch der Ableitung der Kriech-Spannung stehenden Kondensators 2 bewirkt einen ströme von den Haltern der Meßelektrode 6. Lade- und Entladestrom des Kondensators und folg- 35 Bei der vorliegenden Erfindung hat die Gleichlich ein proportionales Spannungsgefälle an den mäßigkeit des Feldes die vorteilhafte Wirkung, einen Klemmen eines an dem festen Teil 6 des Konden- scharfen Übergang zwischen der Ladephase und der sators angeschlossenen Widerstandes 5. Die Klemm- Entladephase des Kondensators herbeizuführen und spannung dieses Widerstandes 5 ist an einen be- damit die zum Messen zur Verfügung stehende Zeit kannten Gleichstromverstärker 7 konstanter Leistung 40 zu verlängern.

angelegt. Die in den Fig. 2, 3, 7, 8, 9 und 10 sehe- I_n den Fig. 7 und 8 ist ein Kondensator dargestellt,

matisch dargestellten Kondensatoren gewährleisten der dem in den Fig. 2 und 3 schematisch dargestellten eine lineare Änderung der Kapazität in Abhängigkeit Kondensator ähnlich, jedoch mit einer Schutzelekdes Rotationswinkels ihres beweglichen Teiles, wäh- trode 18 versehen ist.

rend der in den Fig. 4 und 5 schematisch dargestellte 45 I_n den Fig. 9 und 10 ist ein anderer einstellbarer, Kondensator eine lineare Änderung der Kapazität in für eine Schaltung gemäß Fig. 6 geeigneter Konden-Abhängigkeit von der Amplitude der translatorischen sator gezeigt. Bei dieser Ausführungform weist jeder Bewegung seines beweglichen Teiles gewährleistet. Sektor 6 des festen Teiles konzentrische Ringsegment-Hieraus ergibt sich, daß die an ein Registriergerät 8, rippen 19 auf, die konzentrisch zur Drehachse der bedas am Ausgang des Verstärkers angeklemmt ist, an- 50 weglichen Sektoren 3 angeordnet sind. Diese Ringgelegte Spannung proportional der gesuchten äugen- segmentrippen 19 weisen zwischen sich Nute».2O auf, blicklichen Geschwindigkeit ist. Dieses Registrier- i_n die gleichachsig angeordnete Ringsegmentrippen 21 gerät 8 besteht vorzugsweise aus mit Kathoden- der beweglichen Sektoren 3 eintreten, strahlen arbeitenden Oszillographen, damit seine Dieser Kondensator gemäß Fig. 9 und 10 weist

Trägheit ausreichend klein ist, um genau den Schwan- 55 ebenfalls Schutzsektoren 18 auf, die mit koaxialen, in kungen des Lade- und Entladestromes zu folgen, Verlängerung der Ringsegmentrippen 19 des festen selbst wenn diese außerordentlich rasch erfolgen. Teiles angeordneten Ringsegmentrippen 22 ausge-

Nach Fig. 1 ist parallel zum Registriergerät 8 auch stattet sind. Bei dieser Ausführungsform werden die ein Spannungsmesser geschaltet, beispielsweise ein beweglichen und festen Teile also je aus einer Kom-Zeigergerät 9, das zur Geschwindigkeitsmessung für 60 bination ebener und zylindrischer Wände gebildet, den Fall verwendet werden kann, daß der in Be- Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die

wegung befindliche Körper sich mit konstanter Ge- dargestellten Ausführungsformen beschränkt; vielschwindigkeit bewegt. mehr sind Abänderungen in der Form, Anordnung

In den Fig. 2 und 3 ist ein einstellbarer Luft- und Zusammensetzung der in Rede stehenden Teile kondensator dargestellt mit zueinander parallelen 65 möglich, soweit diese Abänderungen nicht im Gegen-Platten, dessen beweglicher Teil 3 aus gleichen, Sektor- satz zum Gegenstand der folgenden Ansprüche stehen, förmigen Platten besteht, deren Scheitel in der

Rotationsachse einer Welle4 liegen, deren Augen- Patentansprüche:

blicksgeschwindigkeit festgestellt werden soll. Der 1. Einrichtung zum Messen der Geschwindigkeit

feste Teil 6 besteht ebenfalls aus gleichen Sektoren, ηο eines Körpers mit einem einstellbaren, an eine

Gleichstromquelle konstanter Spannung angeschlossenen Kondensator, dessen beweglicher, durch den Körper, dessen Geschwindigkeit gemessen werden soll, bewegter Teil eine Änderung der elektrostatischen Kapazität bewirkt und dadurch einen Lade- und Entladestrom erzeugt, gekennzeichnet durch die Kombination eines Kondensators, bei dem die Funktion der Änderung seiner elektrostatischen Kapazität in Abhängigkeit von der Amplitude der Verschiebung des zusammen mit dem Körper, dessen Geschwindigkeit zu messen ist, bewegbaren Teiles linear ist, mit

einem Registriergerät für den augenblicklichen Wert des Lade- oder Entladestromes des Kondensators.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator mit einer Schutzelektrode versehen ist, die im wesentlichen in der Verlängerung der festen Meßelektrode angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 672 203.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 709 510/41 5.57