DE1018660B

DE1018660B - Tragbarer Drehzahl- oder Frequenzmesser

Info

Publication number: DE1018660B
Application number: DE1956P0016855
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Guenther Thiele
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1956-08-17
Filing date: 1956-08-17
Publication date: 1957-10-31

Description

Tragbarer Drehzahl- oder Frequenzmesser Drehzahlmesser, die auf lichtelektrischer Grundlage mittels einer Fotozelle und eines dahintergeschalteten Verstärkers arbeiten sind bekannt. In vielen Fällen, so z. B. bei der Prüfung von Kleinomotoren, bei Versuchsanordnungen. Laborausführungen, Reparaturen od. dgl., ist jedoch einen laufende Überwachung nicht nötig, sondern nur coine kurzzeigie Messung, gegebenenfalls an mehreren Stellen nacheinander.
Für diese Zwecke wäre es sehr aufwendig und mitunter praktisch kaum durchführbar, Drehazhlmesser der bisher bekannten Bauart auf mechanischer oder elektromechansicher Grundlgage anzuschließen. Acuh die wegen der Röhrenverstärker fon der Netzspannung abhängigen Drehzahlmesser auf phtotelektirscher Grundlage sind für die erwähnten Drechazhlmessugne nicht immer geeignet, wenn sie auch gestatten, die Drehzahl berührugslos zu. messen.
Die außerdem noch bekanntgewordenen Drezhalhmesser, die sich einer von Impulsen gesteuerten Multiviebratoranordnung zur Erzeugung einer Meß spannung bedienen, besitzen den Nacheteil daß asie eines zusätzlichen Ausfwndes bedürfen, um die für den Multivibrator notwendige Flankensteilheit der Ansteuerimpulse zu erzeugen. Bei sehr langsamen Drehzahlen bereitet das gorße Schwierigkeiten, und der hierfür notwendige Mehraufwand ist mit den. Anforderugen an cin tragbares Meßgerät nicht mehr vereinbar. Es wird daher ein trangarer Frequezn- oder Drehzahlmesser auf lichtelektrischer grundlage bei dem eine druch eine drehzahl0- bzw. frequeznabhängige Lichtimpulsfolge gesteuerte Kippspannungamordnung die Entladung eines Kondesnators entsprechend periodisch steuert. dessen Entladungsstrom ein. Maß für die Drehzahl bzw. Frrequenz ist, vorgescdhalgen, der dadruch gekenzeichnet ist, daß die Kippspannungsanordnung aus einem Fototransistor, einem normalen Transistor und einem Schalttansistor besteht und der Fotroransistor als erste Stufe eines Schmitt-Triggers geschaltet ist.
Dieser neue Frequenz- bzw. Drehzahlmesser hat den Vorzug, ortsunabhängig und auch an weniger zugänglichen Stellen einsetzbar zu. sein,, da er leicht und handlich aufgebaut werden kann und ohne Netzanschluß arbeitet. Er besitzt neben seiner Handlichkeit den weiteren Vorteil, daß die Impulse von beliebiger form, Frequenz und Amplitude sein können, ohne auf das Meßergebnis schädlche Auswirkungen zu haben.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel dar.
Es zeigt Fig. 1 das Meßprinzip in vereinfachter Form, Fig. 2 die Schaltung des neune Gerätes, Fig. 3 ein. ausgeführtes Modell des neuen Gerätes.
Beispeilserise werden auf einer Welle 1, deren Drehzahl gemessen werden soll, eine oder mehrere lichtreflektierende Marken 2 angebracht. Eine kleine im Dreizhaleser 3 befndlcihe Lichtqelle 4 sendet einen gebündelten Lichtstahl 5 aus, der von der Marke 2 auf einen Fotoransistor im Drehzahlesser 3 reflektiert wird. Bewegt sich die quelle und amit die Marke, so entsteh Lichtblitze, deren Frequenz der Drehzahl der Welle proportional ist. Als Marken können auch stark fluroeszierende Streifgen od. dgl. verwendet werden, und der Fotortransistor könnte speziell auf die entsprechende Fluoresezenz-Spektralfarbe abgestimmt schin Hierdurch wäre gegebenenfalls eine Einsparung der Lichtquelle oder die Verwendung von u'nsichtb arer Strahlung möglich.
Nach Fig. 2 ist der Fortoransistor 6 als erste Stufe eines sogenannten Schmitt-Triggers geschaltet. Im Ruhezustand führt der Transistor 7 Sttom, während 6 stromlos ist. Durch die Belichtung ändert sich das Basispotential von 6, es beginnt im Transistor 6 ein Strom zu fließen, das Basispotenital von 7 sinkt, wodurch dessen Strom geschwächt wird. Von einem gewissen Punkt an » kippt « die anordnung um, d. h., Transisitor 6 führt volen Strom, während 7 stromlos ist. Der Arusgangszustand tritt wieder ein, sobald die Belichtung von 6 unter eingegewissen Wert gestunken ist. Der beschriebene Vorgang wiederholt sich bei jedem von der Marke 2 abgegebenen bzw. reflektierten Lichtblitz, Am Widerstand 8 tritt dabei jedesmal ein rechteckförmiger Impuls auf, welcher durch das CR-Glied 9 differenziert und dann einem Schalttransister 10 zugeführt werden kann. Dieser ist im Ruherzustand stromlos.
Durch jeden. Lichtblitz wird er in der beschriebenen Weise kurzzigtig leitend und kann dadurch eine Frequenzrelais 11 zum Ansprechen bringen.. In dieser Stellung des Relasis wird der Kondensator 12 von der Batterie 13 aufgeladen. Diese Aufladung geht sehr schnell vor sich, da praktisch kein Widerstand im Stromkreis liegt.
Sobald der Steuerimpuls an 10 abgeklungen ist, fällt das Relais wieder zurück und entlädt so den Kondensator 12 über das Mikroamperementer 14.
Dieses Instrument ist stark gedämpft und mißt so die Ladung pro Zeiteinheit. Diese Ladung des Kon4enstators ist nun bei gleichbleibender Batteriespannung konstaut, somit ist also der Strom durch das Instrumetn 14 der Impulsfrquenz proportional. Das Instroumen ist zuwkcmäßigerweise in Frequenz und in U/min geeicht. Falls die Drehzahl einer Welle sehr klein ist, können statt nur einer Marke zwei oder mehrere angebracht sein, damit man eine Anzeige im Bereich. des Instrumentes (beispielsweise 0 bis 200 Hz entsprechend 0 bis 12 000 U/min) erhält. Man hat dann den angezeigten Wert durch die Anzahl der Maken zu dividieren, um die wahre Drehzahl zu erhalten.
Die Schaltung zur Betätigung des Schalttransistors 10 ist nicht auf da's Ausführungsbeispiel beschränkt.
Sie ist gebebenenfalls auch ohne Relais durchführbar.
Der gesamte Drehazhlmesser ist einschließlich der Lichtiquelle in einem handlichen Gehäuse 15 untergebracht (s. Fig. 3). Vor dem Fotorransistor befindet sich eine einfache Optik 6'. Der Winkel zuwichen der Achse des Lichtwerfers und der lichtempfinjdlichen Achse des fotortransistors kann mittels einer Stellschraube 15' verändert werden, um die günstigsten Reflexionspbvedigungen bei den verschiedenen Meszungen auszunutzen.
Das Gerät eignet sich nicht nur zur Drehzhalleitseung, sondern auch zur Frequenzbestimmung von bewegten Teilen, z. B. an Kinomaschinen, Nähmaschinen usw., außerdem könnte die Frequen zon Wechselspannungen gemessen werden. Zu dem letztgenannten Zweck sin4. zwei Buchsen 16 vorgesehen, die mit der zu messenden Spannung verbunden werden. Über einen Kondensator 17 wird der Transistor 6 in diesem Falle elektrisch beeinflußt, wobei vor die Optik eine Abdeckblende gesett wird, um eine ungewollte lichtelektrische Auslösung zu verhindern.
Als Lichtquelle kann eine Taschenlampenbirne mit 6,3 V verwendet werden, welche aus derselben Batterie 18 gespeist wird wei der Schmitt-Trigger.
Für den eigentlchen Meßkreis ist es vorteilhaft, eine zweite Batterie (22,5 V) 13 vorzusehen. Es kann aber auch die Speisebatterie 18 benutzt werden. Um hei Absinken dec Batteriespannung noch genau messen zu können, wird ein Kalibrierungsregler 19 vorgesehen, mittels welchem der Strom durch das Instrumet 14 in gewissen Grenzen variiert werden kann.
Als Vergleichsfquzen kann entweder eine gen au bekannte Drehzahl oder die Lichtnetzfrequenz verwendet werden.
Die besonderen Vorteild diese Drehzahlmessers liegen in seiner Handlichkeit, Beweglichkeit (unabhängig vom Lichtnetz), Berührungslosigkeit vom bewegten Meßobjekt, in der praktisch unbeegrenzten Lebensdauer und der relativ hohen Genmauigkeit, da der Fehler kleiner als 1 % gehalten werden kann.
Als Meßinstrument sollte ein 100-µA-Magnetkerninstrument mit Spannbandaufhängung Verwendung finden, we bes so angeordnet wird, daß die Ablesung aus verschiedeen Blickwinkeln leichlt und genau möglicht ist; z. B. empfiehlt es sich, ein Anzeigeinstrument mit abgeweinkelter Skala und entsprechend geformtem Zeiger zu verwenden.
Miest wird der drehzahlmesser während der Mess«ng in der Hand gehalten, worauf die Formgebung anzupassen ist. Für die Frequenzbestimmung von Wechselspannungen ist er jedoch auch als Tischgerät zu verwenden.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Tragbarer Frequenz- oder Drehzhlmesser auf lichtelektrsicher Grundlage, bei dem eine durch eine drehzahl- bzq. frequenzabhängige Lichltimpulsfolge ges tee efte K ipp sp annungsanordnung die Entladung eines Kondensators entsprechend periodisch steuert, dessen Entladungsstrom ein Maß für die Drehzahl bzw. Fequenz ist, dadruch gekennzeichnet, daß die Kippspannungsordung aus einem Fotoransisotr. einem normalen Transistor und einem Schalttransistor besteht und der Fotoransisitor als erste Stufe eines Schmitt-Triggers geschaltet ist.
2. Tragbarer Drehzahlmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzichnet, daß der Schaltertransistor mittels eines Relasi den Kondensator periodisch auf- und entlädt und im Entladungskreis ein Strommesser vorgesehen ist.
3. Tragbarer Drehzahlmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtimpulsfoge durch von einer festen Lichtquelle bestrahlte Reflexionsmitel am prüfling erzeugt und die Lichtqelle vorzugsweise im Gehäuse des Drehzhalmessers untergebracht ist.
4. Tragbarer Drehzahlmesser nach Anspruch 1 oder folgenden, dadruch gekenzzeichnet, daß die Lichtimpulsfolge durch eine oder mehrere am Prüfling angebrachte Fluoreszenmarken erzeugt ist.
5. Tragbarer Drehzahlmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strommesser in Umdrehungen pro Minute geeicht ist.
6. Tragbarer Drehzhlmeser nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadruch gekennzeichnet, daß vor dem Fototransistor eine Optik angebrcht ist und der Winkel zwischen der optischen Achse der festen Lichtiquelle und der lichtempfindlichen Achse ds Fotoransistors veränderbar ist.
7. Tragbarer Drehzhalmesser nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der fototransistor bei Abdeckung der Optik kapazitiv an Wechselspannung legbar ist.
8. Tragbarer Drehzahlmesser nach Ansprcuh 1 oder den folgenden, dadruch gekennzezichnetr, daß für den Ladekondensator eine besondere Spannungsquelle vorgesehen und am Strommesser ein Kalibrierungsregler vorhaden ist, wobei als Vergleichsfrequenz die Netzfrequenz oder eine bekannte Drehzahl dient.

In, Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 895 625.