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Elektronischer Drehzahlmesser mit großem Frequenzbereich Elektronische
Drehzahlmesser, die die Eigenschaft haben, eine Ausgangsgleichspannung proportional
zu der Eingangsfrequenz in einem gewissen Frequenzbereich abzugeben, sind bekannt.
Der Frequenzbereich ist bei diesen Geräten sowohl nach oben als auch nach unten
begrenzt; im allgemeinen wird ein Bereich von 1:100 kaum überschritten werden können,
da dann vor allem an der oberen Grenze die abgegebene Spannung nicht mehr linear
der Eingangsfrequenz folgt.
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Deshalb ist der Meßfehler bei Schaltungsanordnungen zur Drehzahl-
oder Frequenzmessung der eingangs erwähnten Art meist um so größer, je größer der
vom Frequenz- oder Drehzahlmesser erfaßte Bereich ist. Für die Genauigkeit ist es
wünschenswert, den Frequenzbereich möglichst klein zu halten. Dies widerspricht
jedoch den Forderungen der Praxis, die einen möglichst großen Frequenzbereich verlangen.
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Extrem hohe Forderungen an die Genauigkeit werden besonders bei der
gemeinsamen Verwendung zweier Drehzahl- oder Frequenzmesser zur Quotientenbildung
von zwei Drehzahlen oder Frequenzen verlangt, wie z. B. für die Messung der Bandlängung
an Dressiergerüsten im Ävalzwerkbetrieb.
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Gemäß der Erfindung wird deshalb vorgeschlagen, daß dem elektronischen
Drehzahlmesser ein einen vorherbestimmten optimalen Eingangsfr equenzbereich im
konstanten Verhältnis haltendes Glied bei Festlegung wenigstens einer Frequenzgrenze
vorgeschaltet ist. Besonders zweckmäßig ist es, das Verhältnis der unteren und oberen
Frequenzgrenze des optimalen Eingangsfrequenzbereiches auf höchstens 1:3 festzulegen.
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Bei einer Bandlängungsmessung in der Walzwerktechnik geht die Frequenzumsetzung,
die hier in beiden Kanälen gleichzeitig durchgeführt wird, in das Meßergebnis iiberhaupt
nicht ein. Unter der Bandlängung versteht man bekanntlich den Quotienten
wobei ll die Länge des Bleches vor dem Dressieren und 12 die Länge des Bleches nach
dem Dressieren bedeutet. Diese Längen werden durch die Geber direkt in die Frequenzen
fl und 2 umgeformt, woraus dann in den Drehzahlmessern die dazu proportionalen Ausgangsströme
i2 und i1 gebildet werden. Somit wird
Der Quotient ändert sich hierbei nicht, wenn z. B. beide Frequenzen 2 und fl mittels
Untersetzer durch die gleiche Zahl n geteilt werden.
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Bei Verwendung nur eines Gerätes zur Drehzahl-bzw. Frequenzmessung
muß jedoch am Ausgang des
Drehzahlmessers durch eine geeignete Relais- oder ähnliche
Anordnung eine Umschaltung stattfinden, so daß jeweils nach Erreichung einer Verhältnis
stufe 1: 2 die Ausgangsspannung verdoppelt wird. Dies kann z. B. durch relaisgesteuertes
Umschalten eines Ausgangsspannungsteilers erfolgen.
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Es ist auch denkbar, den Meßbereich eines verwew deten Anzeigegerätes
jeweils nach einer Stufe im Verhältnis 2:1 umzuschalten. Schließlich kann auch durch
geeignete Signale an der Skala eines Anzeigegerätes der jeweilige Bereich angezeigt
werden.
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Als Frequenzuntersetzer sind bei Verwendung von Schmitt-Triggern
als Eingangsstufen der Drehzahlmesser Tmpulsuntersetzer, die z. B. jeden negativen
zweiten Impuls unterdrücken, besonders gut geeignet.
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Jedoch können selbstverständlich auch andere an sich bekannte Frequenzuntersetzer
bzw. Wandler benutzt werden.
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In der Zeichnung nach Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung
mit drei Untersetzern gezeigt, während Fig. 2 ein Schaltungsbeispiel der zur Umschaltung
der Frequenzbereiche benötigten Anordnung gibt.
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Die zu messende Drehzahl wird z. B. über einen induktiven Geber 1
in an sich bekannter Weise abgenommen und den hintereinandergeschalteten Frequenzuntersetzern
2 3 und 4 zugeführt. Gleichzeitig gelangt die jeweilige Eingangsfrequenz über einen
aus Schmitt-Trigger, Multivibrator und Glättungsfilter bestehenden Vierpol 5, wie
in Fig. 1 dargestellt, an parallel geschaltete 5 chmitt-Triggerstufen 6, 7 und 8.
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Der Vierpol 5 setzt dieEingangsfrequenz mit mäßiger Genauigkeit in
eine dazu proportionale Gleichspannung um. Es kann hier dasselbe Prinzip wie bei
elektronischen
Drehzahlmessern Verwendung finden. Die Ansprechempfindlichkeiten
der drei Schmitt-Triggerstufen 6, 7 und 8 sind verschieden und liegen etwa im Verhältnis
1:2:4. Dadurch wird erreicht, daß diese Trigger-Stufen bei Erhöhung der Frequenz
nacheinander ansprechen, wodurch nacheinander Relais 9, 10 und 11 betätigt werden.
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Es ist auch möglich, statt der beschriebenen Frequenzuntersetzer
Frequenzübersetzer vorzusehen, um für den Drehzahlmesser eine ganz bestimmte optimale
Frequenzbereichsgrenze zu gewährleisten oder gegebenenfalls einen engtolerierten
Frequenzbereich zu erzielen. Im allgemeinen soll der Frequenzbereich im Verhältnis
von 1 2, höchstens l: 3 ausgelegt sein. Abweichungen von der linearen Beziehung
zwischen Eingangsfrequenz und Ausgangsgleichspannung bilden dann innerhalb eines
Bereiches ein Minimum.
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Für die Relais 9, 10, 11 werden über die dazugehörigen Relaiskontakte
13, 14 und 15 nacheinander die einzelnen Frequenzuntersetzer2, 3, 4 an den eigentlichen
elektronischen Drehzahlmesser 16 angeschaltet.
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Die Ausgangsspannung dieses Drehzahlmessers wird, wie üblich, durch
ein Präzisionsmeßinstrument 17 gemessen.
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Der Vierpol 5 besteht, wie bereits angedeutet, nach Fig. 2 aus einer
Schmitt-Triggerstufe 21 und einem nachfolgenden Multivibrator 22 mit einem Filterglied
23. Am Eingang e wird die zu messende Frequenz abgenommen und am Ausgang a eine
Gleichspannung abgenommen, die unter Zwischenschaltung von Triggerstufen mit entsprechend
eingestellter Ansprechschwelle die Relais 9, 10 und 11 nach Fig. 1 steuert.
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Sollen zur Quotientenmessung zwei Drehzahlmesser verwendet werden,
so sind nur die Frequenzuntersetzer 2, 3 und 4 doppelt auszuführen. Der Vierpol
5, die Triggerstufen 6, 7 und 8 sind nur einmal erforderlich. Die Relais sind dann
so ausgebildet, daß sie zusätzlich immer die beiden zueinander gehörigen Untersetzer
umschalten können.
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Lämpchen 18, 19 und 20 am Meßinstrument 17 werden zweckmäßigerweise
durch die Relais 9, 10 und 11 über die Kontakte 24, 25 und 26 derart mitgesteuert,
daß der jeweilige Meßbereich des Meß-
instrumentes 17 durch das Aufleuchten gekennzeichnet
wird, damit bei gleichbleibendem Frequenzbereich für den Drehzahlmesser trotzdem
die richtige Anzeige der eingangsseitigen Drehzahl vorliegt. Die übliche untere
Frequenzgrenze eines elektronischen Drehzahlmessers kann z. B. auf 50 Hz Eingangsfrequenz
festgelegt werden, so daß bei einem definierten über setzungsverhältnis von 1:3
bei drei Stufen etwa ein Bereich von 50 bis 1350Hz erfaßt werden kann, obgleich
der optimale Meßbereich des Drehzahlmessers immer nur zwischen 50 bis 150 Hz liegt.
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PATENTANSPROCHE 1. Elektronischer Drehzahlmesser mit großem Frequenzbereich,
bei dem eine von Eingangsfrequenzspannungen abgeleitete Ausgangsgleichspannung ein
Maß für die Eingangsfrequenz ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem elektronischen
Drehzahlmesser ein einen vorherbestimmten optimalen Eingangsfrequenzbereich im konstanten
Verhältnis haltendes Glied bei Festlegung wenigstens einer Frequenzgrenze vorgeschaltet
ist.
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2. Elektronischer Drehzahlmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis der unteren und oberen Frequenzgrenze des optimalen Eingangsfrequenzbereiches
höchstens 1: 3 beträgt.
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3. Elektronischer Drehzahlmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Vorschaltglied aus mehreren nacheinander von aus der Eingangsfrequenz abgeleiteten
Gleichspannungen mittels Relais einschaltbaren Frequenztransformationsgliedern besteht
und die Relais außerdem noch den Meßbereich des die Ausgangsgleichspannung anzeigenden
Meß instrumentes umschalten.