DE1219518B

DE1219518B - Kontaktloser Impuls- bzw. Grenzwertgeber

Info

Publication number: DE1219518B
Application number: DES95608A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerald Klein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-02-23
Filing date: 1965-02-23
Publication date: 1966-06-23

Description

Kontaktloser Impuls- bzw. Grenzwertgeber Die Erfindung bezieht sich auf einen kontaktlosen Impuls- bzw. Grenzwertgeber, wie er insbesondere in der Steuerungs- und Regelungstechnik sowie Meß-und Fernwirktechnik benötigt wird.
Bei einem bekannten kontaktlosen Impulsgeber wirkt ein umlaufendes Magnetsystem auf einen Hallgenerator ein. Um eine der Drehzahl proportionale Impulszahl zu erhalten, ist auf dem Umfang eines Polrades aus magnetischem Material eine Vielzahl kleiner Permanentmagnete mit abwechselnderPolarität und konstanter Teilung angebracht. Die Pole der radial am Polrad angeordneten Magnete werden von einem feststehenden Hallgenerator abgetastet. Das Pol rad steht mit der zu messenden Welle in Antriebsverbindung, so daß beim Drehen des Polrades der Hallgenerator eine Wechselspannung abgibt, deren Frequenz der Drehzahl proportional ist. Die Herstellung eines solchen Polrades ist sehr kostspielig.
Es wurde daher schon vorgeschlagen, das umlaufende Magnetsystem als Kronenmagnet auszubilden. Um den auf den Hallgenerator einwirkenden Magnetfluß zu konzentrieren, ist der Hallgenerator auf einem dem Magnetsystem gegenüberliegenden, den magnetischen Rückschluß bewirkenden Ferritring angebracht. Ein solcher Impulsgeber läßt sich nur bei großen Stückzahlen wirtschaftlich - herstellen. Auch läßt er sich nur als Impulsgeber und nicht als Grenzwertmelder od. dgl. verwenden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kontaktlosen Impuls- bzw. Grenzwertgeber zu schaffen, der nicht nur einfach und wirtschaftlich in der Herstellung ist, sondern auch universell eingesetzt werden kann. Er ist dadurch gekennzeichnet, daß auf einer vorzugsweise amagnetischen Drehachse ein in Achsrichtung magnetisierter Dauermagnetkörper befestigt ist, der an seinen Polflächen mit je einem vorzugsweise schalenförmigen Teil aus magnetisch leitendem Material versehen ist, welche einen oder mehrere am Umfang in radialer Richtung sich erstreckende Ansätze (Pole) tragen, und daß in dem Luftspalt zwischen den koaxial angeordneten Ansätzen mindestens ein magnetfeldabhängiger Widerstand (Feldplatte) angeordnet ist. Die Ansätze können verschiedene Form und Größe aufweisen und können am Umfang gleichmäßig oder in einer bestimmten Folge verteilt sein. Ist eine der Drehzahl oder dem Drehwinkel proportionale Impulszahl erwünscht, so werden die Ansätze wie die Zähne bei einem Zahnrad verteilt sein. Die Form des Dauermagnetkörpers kann zylindrisch oder prismatisch sein.
Die Breite der Zähne in Umfangsrichtung kann je nach dem Verwendungszweck verschieden sein. Ein Zahn kann sich beispielsweise über 1800 und mehr erstrecken. Es ist auch möglich, an Stelle der zahnförmigen Ansätze Ausnehmungen vorzusehen. In diesem Falle wird der inverse Effekt ausgenutzt.
Als magnetfeldabhängige Widerstände eignen sich insbesondere die sogenannten Feld- oder Corbinoscheiben und Feldplatten. Werden solche magnetfeldabhängige Widerstände einem magnetischen Feld ausgesetzt, so nimmt ihr Widerstand in Abhängigkeit von der Induktion praktisch linear zu. Auf diese Weise lassen sich Widerstandserhöhungen von über 1:10 erreichen. Um einwandfreie Signale zu erhalten, wird mit Hilfe des magnetfeldabhängigen Widerstandes vorzugsweise eine Impulsformerstufe ausgesteuert.
An Hand der Zeichnung, in der ein Impulsgeber im Prinzip dargestellt ist, wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt Fig.1 eine Schnittansicht durch einen kontaktlosen Impulsgeber, F i g. 2 eine Ansicht von oben und Fig.3 das erfindungsgemäße Prinzip bei Verwendung als Grenzwertmelder.
Mit 1 ist eine Triebwerksachse eines Zählers od. dgl. bezeichnet. Sie besteht vorzugsweise aus nicht magnetisierbarem Werkstoff. Auf der Achse 1 ist ein mit einer Bohrung 2 versehener Permanentmagnet 3 befestigt, der in Achsrichtung magnetisiert ist. Die Polarität des Magnetkörpers 3 ist mit N und S bezeichnet. Auf den Stirnflächen des Magnetkörpers 3 sind schalenförmige Teile 3 aus magnetisch gut leitendem Material befestigt. Die schalenförmigen Teile sind am Umfang gezahnt und die gezahnten Enden 5 in radialer Richtung abgebogen, so daß zwei Polkränze unterschiedlicher Polarität entstehen, wie Fig. 2 zeigt. Die beiden Schalenteile 4 sind untereinander vollkommen gleich und sind so auf den Stirnfächen des Magnets 3 befestigt, daß die Zähne 5 in axialer Richtung fluchten.
Der obere Zahn führt den Nordpol und der untere Zahn den Südpol. In dem Luftspalt zwischen den beiden .Polkränzen ist ein magnetfeldabhängiger Widerstand 6, z. B. in Form einer Feldplatte, angeordnet. Wird der Widerstand 6 beim Überstreichen eines Zahnpaares 5 vom Magnetfeld durchsetzt, so erhöht sich der Widerstand desselben. Wird an die Feldplatte 6 eine Spannung angelegt, so entstehen Strom- bzw. Spannungsschwankungen, die in üblicher Weise ausgewertet werden können. Die Stromschwankungen werden proportional der Drehzahl sein, so daß mit einer nacligeschalteten Impulsformerstufe auf diese Weise drehzahlproportionale Impulse gewonnen werden können.
Wie zuvor bereits ausgeführt, kann die Anzahl und Breite der Zähne verschieden sein. Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Gebers als Grenzwertmelder wfrd nur ein Zahn 5 verwendet, wie F i g. 3 zeigt. In diesem Falle'ist die Feldplatte 6 um die Drehachse 1 schwenkbar; so- daß beliebige Drehwinkel ob eingestellt werden können. In der Nullstellung des Gerätes befindet sich der Zahn 5 genau der mit Null bezeichneten Stelle gegenüber.
Es sind viele.Variationsmöglichkeiten des Gebers möglich. Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Zähne 5 nach außen gerichtet. Sie können auch radial einwärts gebogen sein, um eine glatte Oberfläche der Schalen zu erhaften. Aneh die Form der Zähne 5 kann verschieden sein, umbestimmte Effekte zu erzielen.
Der erfindungsgemäße Impulsgeber besteht im wesentlichen. nur aus drei verschiedenen Teilen, und zwar dem. Magnet, den beiden. einander gleichen Schalen-und der Feldplatte. -, An Stelle einer. Feldplatte können auch mehrere verwendet. werden, beispielsweise um eine größere Anzahl von Impulsen pro - Umdrehung zu erhalten.
In diesem Falle ist der Abstand der Feldplatten ein beliebiger Bruchteil des Polabstandes. Mehrere Feldplatten können aber auch vorgesehen sein, um zusätzlich die Drehrichtung bestimmen zu können, indem beispielsweise die zeitliche Aufeinanderfolge der magnetischen Durchsetzung der Feldplatten ausgewertet wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Kontaktloser Impuls- bzw. Grenzwertgeber, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer vorzugsweise amagnetischen Drehachse ein in Achsrichtung magnetisierter Dauermagnetkörper befestigt ist, der an seinen Polflächen mit einem vorzugsweise schalenförmigen Teil aus magnetisch leitendem Material versehen ist, welche einen oder mehrere am Umfang in radialer Richtung sich erstreckende Ansätze (Pole) tragen, und daß in dem. Luftspalt zwischen den koaxial angeordneten Ansätzen (Polen) mindestens ein magnetfeldabhängiger Widerstand (Feldplatte) angeordnet ist.
2. Geber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der schalenförmigen Teile Ansätze in Form von Zähnen tragen, die gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.
3. Geber nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung und/oder Form der Zähne unterschiedlich ist.
4. Geber nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Feldplatten vorgesehen sein können, die gegeneinander versetzt angeordnet sind.
5. Geber nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetfeldabhängigen Widerstände in ferromagnetischem Material, insbesondere Ferrit, eingebettet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 926 885; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 027249.