DE1223179B

DE1223179B - Speed measuring device

Info

Publication number: DE1223179B
Application number: DEP30868A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Peuster
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1962-12-27
Filing date: 1962-12-27
Publication date: 1966-08-18

Description

Drehzahlmeßvorrichtung An Großmaschinen wird seit langem aus verschiedenen Gründen und mit verschiedenen Mitteln eine Drehzahlerfassung betrieben, so z. B. für Informationszwecke über eine meist auf die Welle aufgesetzte oder an sie angekuppelte Tachodynamomaschine, die mit einer minderen Genauigkeit eine der Drehzahl proportionale Spannung abgibt, für Regelzwecke über das an die Welle angekuppelte Drehzahlpendel (Zentrifugalpendel), das mit einer mittleren Genauigkeit einen der Drehzahl proportionalen Hub abgibt, für Regelzwecke über einen Resonanzkreis, der an die elektrische Wicklung des Generators oder Motors angeschlossen und auf eine niedrigere als die Nenndrehzahl abgestimmt ist; hierbei wird in einem kleinen Drehzahlbereich mit guter Genauigkeit eine der Drehzahl eindeutig zugeordnete Spannung abgegeben, für Schutzzwecke Fliehgewicht in der Welle, die mit minderer Genauigkeit bei Überschreiten einer bestimmten Drehzahl herausschlagen und erst bei wesentlich geringeren Drehzahlen wieder zurückgestellt werden können.Rotational speed measuring device on large machines has long been made up of various Reasons and operated a speed detection with various means, so z. B. for information purposes via a mostly placed on or coupled to the shaft Speedometer machine that has a speed proportional to the speed with a lower accuracy Outputs voltage for control purposes via the speed pendulum coupled to the shaft (Centrifugal pendulum), which is proportional to the speed with a medium accuracy Hub emits, for control purposes, via a resonance circuit connected to the electrical winding of the generator or motor and to a speed lower than the rated speed is matched; this is done in a small speed range with good accuracy a voltage clearly assigned to the speed is emitted, flyweight for protective purposes in the shaft with less accuracy when exceeding a certain speed knock out and only reset at significantly lower speeds can be.

Die vorgenannten Genauigkeiten beziehen sich auf das Meßprinzip selbst bei konstanten Umweltbedingungen. Verschleiß, Verschmutzung, Temperaturänderungen sowie Zustandsänderungen von Trägern einer Hilfsenergie, wie Spannungshöhe, Ölviskosität usw., können die Genauigkeit beeinträchtigen und beträchtliche Hystereseeffekte hervorrufen. Zum Teil sind die Meßverfahren in starkem Maß auch abhängig von Beschleunigungen. The aforementioned accuracies relate to the measuring principle itself under constant environmental conditions. Wear, pollution, temperature changes as well as changes of state of carriers of an auxiliary energy, such as voltage level, oil viscosity etc., can degrade accuracy and cause significant hysteresis effects cause. In some cases, the measurement methods are also dependent to a large extent on accelerations.

Aus der Betriebspraxis wird gefordert, daß die Meßgeräte an der Welle angebracht werden, daß sie von der Generator- oder Motorspannung unabhängig sind und daß ihre Meßfunktion im Betrieb umgestellt und überprüft werden kann. From operating practice it is required that the measuring devices on the shaft attached so that they are independent of the generator or motor voltage and that their measuring function can be changed and checked during operation.

Es sind auch bereits elektronische Drehzahlmeßvorrichtungen bekanntgeworden, die einen einen Taktgeber steuernden Sollfrequenzgeber, einen der Istdrehzahl proportionale Impulsfrequenzen liefernden Frequenzabnehmer und eine Torschaltung aufweisen. Der Sollfrequenzgeber öffnet die Torschaltung für bestimmte Zeitintervalle, in denen die dem Istwert entsprechenden Frequenzen durchgelassen und in einem Impulszählwerk erfaßt werden. Die Messung wird periodisch in kurzen Zeitabständen wiederholt. Electronic speed measuring devices have also become known, the one set frequency generator controlling a clock, one proportional to the actual speed Have frequency pickups delivering pulse frequencies and a gate circuit. Of the Set frequency generator opens the gate circuit for certain time intervals in which the frequencies corresponding to the actual value are allowed through and in a pulse counter can be detected. The measurement is repeated periodically at short intervals.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Benutzung der bekannten Drehzahlmeßvorrichtung einen einfachen Drehzahlmesser aufzubauen, der Ab- weichungen von einer Solldrehzahl besonders genau und ohne großen Aufwand erfaßt und für Anzeige-oder Steuerzwecke Signale liefert. The invention is based on the object, using the known Tachometer to build a simple tachometer, the deviations from a target speed detected particularly precisely and without great effort and for display or Provides signals for control purposes.

Die Erfindung betrifft eine Drehzahlmeßvorrichtung mit einem einen Taktgeber steuernden Sollfrequenzgeber, einem der Istdrehzahl proportionale Impulfrequenzen liefernden Frequenzabnehmer und einer Torschaltung in solcher Anordnung, daß die Istwertimpulse jeweils für vom Taktgeber gesteuerte Zeitintervalle über die Torschaltung auf ein Impulszählwerk gegeben werden. Gemäß der Erfindung leitet das genannte Impulszählwerk nach Erreichen einer voreinstellbaren Impulszahl die bis zum Ende des Öffnungsintervalls anfallenden weiteren Istwertimpulse über eine zusätzliche Torschaltung auf mindestens ein Unterzählwerk. The invention relates to a speed measuring device with a one Clock generator controlling set frequency generator, one of the actual speed proportional pulse frequencies supplying frequency pickup and a gate circuit in such an arrangement that the Actual value pulses for each time interval controlled by the clock via the gate circuit be given to a pulse counter. According to the invention, said pulse counter conducts after reaching a presettable number of impulses until the end of the opening interval any further actual value pulses via an additional gate circuit to at least a sub-counter.

Der Gegenstand der Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles mit Zeichnung erläutert. The object of the invention is based on an exemplary embodiment explained with drawing.

Mit FG ist ein Frequenzgenerator hoher Konstanz bezeichnet, der beliebig viele Drehzahlmeßvorrichtungen beaufschlagen kann. Für jede zu überwachende Maschine ist ein Taktgeber TG vorgesehen, der mit dem Frequenzgenerator verbunden ist. Der Taktgeber kann im einfachsten Fall eine binäre Zählkette sein. Es wird für dieses Beispiel eine achtstufige Binärkette angenommen, die von 0 bis 255 zählt. Die angegebenen Zahlen dienen nur zur Erklärung; der verwirklichte Aufbau kann mit ganz anderen Zahlen arbeiten. FG is a frequency generator of high constancy that can be used as desired can act on many speed measuring devices. For every machine to be monitored a clock generator TG is provided which is connected to the frequency generator. Of the In the simplest case, the clock generator can be a binary counting chain. It will be for this For example, assume an eight-level binary chain that counts from 0 to 255. The specified Numbers are for explanation only; the realized structure can work with completely different ones Numbers work.

Der Taktgeber schaltet bei der Zahl 0 ein Tor T1, welches die Impulse eines Frequenzabnehmers FA auf ein Zählwerk Zt weiterleitet. The clock switches a gate T1 at the number 0, which the pulses of a frequency collector FA forwards to a counter Zt.

Der Frequenzabnehmer FA wird unmittelbar von der Welle gesteuert, deren Drehzahl zu überwachen ist, und zwar durch einen optischen oder einen induktiven Geber. Der optische Geber empfiehlt sich, wenn auch niedrigste Drehzahlen in Höhe von einigen Prozent der Nenndrehzahl interessant sind; er erfordert eine häufigere Kontrolle wegen. der geringen Lebensdauer von Lampen und Fotozellen. Der induktive Geber (Tonrad) ist robuster, aber erst von Drehzahlen über 10 . 300/0 der Nenndrehzahl wirksam. The frequency pickup FA is controlled directly by the wave, whose speed is to be monitored, through an optical or an inductive one Giver. The optical encoder is recommended, even if the lowest speeds in height of a few percent of the nominal speed are interesting; it requires a more frequent one Control because of. the short service life of lamps and photocells. Of the inductive The encoder (tone wheel) is more robust, but only from speeds above 10. 300/0 of the rated speed effective.

Es ist nicht erforderlich, daß die Frequenz des Frequenzgenerators FG und des Frequenzabnehmers FA bei Nenndrehzahl gleich oder auch nur von gleicher Größenordnung sind. Es empfiehlt sich aber eine gleiche Größenordnung, wenn man die Austauschbarkeit der Grundelemente des Aufbaus nutzen, und eine Gleichheit, wenn man eine übersichtliche Dimensionierung haben will. It is not necessary that the frequency of the frequency generator FG and the frequency pickup FA at nominal speed the same or only the same Order of magnitude. It is recommended, however, an order of magnitude if one use the interchangeability of the basic elements of the structure, and an equality, if you want a clear dimensioning.

Das Tor T1 wird bei der Zahl 250 des Taktgebers TG geschlossen. Wird der Einfachheit halber angenommen, daß bei Nenndrehzahl die von dem Frequenzgeber FG und dem Frequenzabnehmer FA ausgehenden Frequenzen gleich sind, so wäre bei Nenndrehzahl das Zählwerk Z, ebenfalls bis 250 gefüllt, bei 900/kr Drehzahl nur bis 225, bei 110°/o Drehzahl bis 275 (wenn das Zählwerk soweit zählen kann). The gate T1 is closed at the number 250 of the clock TG. Will for the sake of simplicity it is assumed that at the nominal speed the frequency generator FG and the frequencies outgoing from the frequency pickup FA are the same, it would be at the nominal speed the counter Z, also filled up to 250, at 900 / kr speed only up to 225 110 ° / o speed up to 275 (if the counter can count that far).

Das Zählwerk Zt öffnet bei Erreichen einer bestimmten Zahl - im Beispiel bei einem Grundwert von 200 - ein zweites Tor T2, über welches für die restliche Öffhungszeit von T1 in ein zweites Zählwerk Z2 eingezählt wird. Dessen Füllung ist ein Maß für die Überdrehzahl über den an Z1 eingestellten Grundwert von 200, der dem Wert 800/0 Nenndrehzahl entspricht. The counter Zt opens when a certain number is reached - in the example with a base value of 200 - a second gate T2, via which for the remaining Opening time of T1 is counted into a second counter Z2. Whose filling is a measure for the overspeed above the basic value of 200 set at Z1, the corresponds to the value 800/0 nominal speed.

Es ist möglich, parallel zu dem Tor T2 und dem Zählwerk Z2 noch weitere Feinzähleinrichtungen vorzusehen, die auch von anderen Grunddrehzahlen in dem Zählwerk Zt ausgehen. Diese Möglichkeiten sind im einzelnen nicht dargestellt. It is possible, parallel to the gate T2 and the counter Z2, further Provide precision counting devices that are also based on other basic speeds in the counter Zt go out. These possibilities are not shown in detail.

Dem Zählwerk Z2 können nun bei Erreichen bestimmter Impulszahlen - im Beispiel mit x und y bezeichnet - Signale entnommen werden, die dann für Warnungen, Eingriffe in den Regler, Schnellschluß, Anlauf von Schreibern usw. verwandt werden können. Es kann auch die Stellung des Zählwerkes Z2 in einen Speicher übertragen werden. The counter Z2 can now when reaching certain pulse numbers - denoted by x and y in the example - signals are taken which are then used for warnings, Interventions in the controller, fast closing, start-up of recorders, etc. can be used can. The position of the counter Z2 can also be transferred to a memory will.

Dabei sind die Zählwerke Zt und Z2 zu löschen. The counters Zt and Z2 must be deleted.

Als Impuls dafür ist gemäß dem Beispiel der Impuls 252 des Taktgebers TG verwandt. Allgemein empfiehlt sich hierfür irgendein Impuls in der Periode des Tores T1, in der dieses geschlossen ist. Zur gleichen Zeit etwa muß auch das Tor T2 geschlossen werden. Selbstverständlich können diese Umspeicherungen und Rückstellungen auch von verschledenen Impulsen des Taktgebers abhängig gemacht werden.According to the example, the impulse for this is the impulse 252 of the clock generator TG related. In general, any pulse in the period of the is recommended for this Gate T1 in which it is closed. At about the same time the gate must also T2 to be closed. Of course, these transfers and provisions can be made can also be made dependent on various impulses of the clock generator.

Vom Speicher Sp aus kann ein Digital-Analog Umsetzer gesteuert werden, dessen Ausgang proportional der Überdrehzahl ist. A digital-to-analog converter can be controlled from memory Sp, whose output is proportional to the overspeed.

Ebenso kann auch der Stand des Zählwerkes Zt in einen Speicher übertragen und in einen der tatsächlichen Drehzahl proportionalen Analogwert übertragen werden. Ist die im System enthaltene Aufiösungsgenauigkeit für den Analogwert nicht erforderlich, so können beliebige unterste Zählstufen des Speichers weggelassen werden Festwertimpulse, wie x und y am Zählwerk Z2, können auch am Zählwerk Z1 abgenommen werden; die Genauigkeit wäre die gleiche wie bei der Abnahme an 4 Um nun während des normalen Betriebes bei Drehzahlen in der Nähe der Nenndrehzahl prüfen zu können, ob das Unterzählwerk Z2 beispielsweise bei den fest eingestellten Impulzahlen x und y, die ge- wissen Überdrehzahlen entsprechen, anspricht und Signale abgibt, kann man durch besondere Prüftasten des Tor T2 vom Ausgang 200 auf die Ausgänge 200-x und 200-y umschalten. In dieser Prüfstellung müssen die Signale für x bzw. y dann bei Nenndrehzahl auftreten. Es ist lediglich darauf zu achten, daß diese beim Prüfvorgang hervorgerufenen Signale nicht in den nachgeschalteten Kreisen wirksam werden. The status of the counter Zt can also be transferred to a memory and transferred to an analog value proportional to the actual speed. If the resolution accuracy contained in the system is not required for the analog value, any lowest counting levels of the memory can be omitted. like x and y on counter Z2, can also be taken from counter Z1; the precision would be the same as with the decrease on 4 um now during normal operation at speeds close to the nominal speed to be able to check whether the sub-counter Z2, for example, with the fixed pulse numbers x and y, which to know Overspeed correspond, responds and emits signals, one can through special Switch test buttons of gate T2 from output 200 to outputs 200-x and 200-y. In this test position, the signals for x and y must then appear at the rated speed. It is only necessary to ensure that these signals generated during the test process do not take effect in the downstream circles.

Zur genauen Erläuterung dieses Prüfvorganges kann das folgende Zahlenbeispiel herangezogen werden: Bei einer Einstellung des Hauptzählwerkes auf 200 Impulse und einer Solldrehzahl von 250 Impulsen soll bei einer Istdrehzahl von 280 Impulsen ein Signal abgegeben werden. Das Unterzählwerk muß also bei Erreichen von 80 Impulsen entsprechend einer Überdrehzahl von 12 0/o einen Kontakt schließen. Um nun bei der Nenndrehzahl von 250 prüfen zu können, schaltet man das Hauptzählwerk auf 170 Impulse um, so daß bei der Solldrehzahl von 250 Impulsen das Signal erscheinen muß. Für den Fall, daß die Solldrehzahl während des Prüfvorganges geringfügig unter- oder überschritten wird, kann man weitere Prüfanschlüsse mit den Impulszahlen 168, 169, 171 und 172 vorsehen. Durch Ausprobieren dieser Prüfanschlüsse kann man nun auch bei geringen Abweichungen von der Solldrehzahl feststellen, ob die Signaleinrichtung für die Überdrehzahl funktioniert. The following numerical example can provide a precise explanation of this test procedure are used: When the main counter is set to 200 pulses and a target speed of 250 pulses should be set at an actual speed of 280 pulses a signal can be given. The sub-counter must therefore when it reaches 80 pulses close a contact corresponding to an overspeed of 12 0 / o. To now with the To be able to check the nominal speed of 250, the main counter is switched to 170 pulses so that the signal must appear at the target speed of 250 pulses. For the case that the target speed is slightly below or below the test process is exceeded, further test connections can be made with the pulse numbers 168, 169, 171 and 172 provide. By trying out these test connections one can now also in the event of slight deviations from the target speed, determine whether the signaling device for the overspeed works.

Die Impulse des Frequenzabnehmers FA können weiterhin unmittelbar durch einen Digital-Analog Umsetzer D/A für eine Anzeige ausgenutzt werden. The impulses of the frequency pickup FA can continue to be immediate can be used for a display by a digital-to-analog converter D / A.

Zur Sicherung gegen Fehlimpulse kann der Ist-Meßteil einschließlich Frequenzabnehmer oder an einer beliebigen Stelle dahinter in mehrere, vorzugsweise drei parallele Stränge aufgeteilt werden, wobei eine Wertungsschaltung, vorzugsweise eine 2-von-3-Schaltung, einen Impuls (z. B. x oder y) erst weiterleitet, wenn er in qualifizierter Anzahl auftritt. In einem solchen Fall ist eine Prüfung an nur einem Strang erlaubt, ohne daß in die Ableitung des Impulses eingegriffen wird. To protect against incorrect pulses, the actual measuring part can include Frequency pickup or at any point behind it in several, preferably three parallel strings are split, with a scoring circuit, preferably a 2-out-of-3 circuit, a pulse (e.g. x or y) only passes on when it occurs in qualified numbers. In such a case, an exam is on only one strand without interfering with the derivation of the pulse.

Die Nennimpulsfrequenz des Frequenz abnehmers FA ergibt sich aus der verlangten Meßgenauigkeit und der verlangten Ansprechgeschwindigkeit. Soll ein Impuls x spätestens 100 Millisekunden nach Erreichen der x entsprechenden Drehzahl abgegeben werden, so darf ein Umlauf des Taktgebers TG höchstens etwa 60 Millisekunden betragen, da bei etwa linearem Drehzahlanstieg zwischen einhalb und anderthalb Takte vergehen, bis die Erreichung der eingestellten Drehzahl gemeldet wird. The nominal pulse frequency of the frequency switch FA results from the required measurement accuracy and the required response speed. Should a Pulse x no later than 100 milliseconds after reaching the x corresponding speed are issued, one cycle of the clock generator TG may not exceed about 60 milliseconds amount, since with an approximately linear increase in speed between one and a half and one and a half cycles pass until the set speed has been reached.

Die Genauigkeit beträgt einen Impuls; eine Genauigkeit von 1/2 O/o erfordert dann bei Nenndrehzahl 200 Impulse aus dem Frequenzabnehmer FA während der Öffnungszeit des Tores T,. Es ist zweckmäßig, als Nennimpulszahl Werte in der Nähe ganzer Potenzen von 2 zu wählen, damit einfache binäre Zählwerke eingesetzt und möglichst voll ausgenutzt werden können. The accuracy is one pulse; an accuracy of 1/2 O / o then requires 200 pulses from the frequency pickup FA during at nominal speed the opening time of the gate T ,. It is advisable to use values in the To choose near whole powers of 2, so that simple binary counters are used and can be used to the full as possible.

Ein 250zahniges Tonrad würde bei einem 255stelligen Zählwerk Z, bei praktisch jeder WelIenumdrehung eine neue Messung vornehmen und nach höchstens anderthalb Wellenumdrehungen, d. h. nach gut 0,03 Sekunden bei einer Nenndrehzahl von 300 Umdrehungen je Minute, die Überschreitung einer vorgegebenen Drehzahl meiden. A 250-tooth tone wheel would with a 255-digit counter Z, at Carry out a new measurement practically every shaft revolution and after a maximum of one and a half Shaft revolutions, d. H. after a good 0.03 seconds at a nominal speed of 300 revolutions per minute, avoid exceeding a specified speed.

Claims

Claims: 1. Speed measuring device with a clock generator (TG) controlling setpoint frequency generator (FG), one of the actual speed proportional pulse frequencies supplying frequency pickup (FA) and a gate circuit (Tl) in such an arrangement, that the actual value pulses each for time intervals controlled by the clock generator (TG) be given via the gate circuit (Tl) to a pulse counter (Zl), thereby marked e t that said pulse counter (4) after reaching a presettable number of pulses the further actual value pulses occurring up to the end of the opening interval an additional gate circuit (T2) leads to at least one sub-counter (Z2).

2. Speed measuring device according to claim 1, characterized in that that the pulse counter and / or the sub-counters are equipped with contact devices are that when reaching certain pulse numbers and thus speeds in activity kick and send signals.

3. speed measuring device according to claim 1 and 2, characterized in that that the stand the counters at the end of the time interval to the input of digital-to-analog converters is transmitted so that the analog values obtained when the converter is connected to a Sub-counter count the overspeed above the speeds set on the pulse counter (Zl) are proportional.

4. speed measuring device according to claim 1 and 2, characterized in that that by switching the sub-counter to other outputs of the pulse counter the correct signaling even with continuous operation in the vicinity of the nominal speed can be checked by the sub-counter.

5. speed measuring device according to claim 1 and 2, characterized in that that for the elimination of false pulses the device for actual value acquisition in several parallel branches is divided by a weighting circuit, for example a 2-out-of-3 circuit, only forwards the actual counting pulses.

Considered publications: magazine »AEG-Mitteilungen«, H. 8/9, 1960, pp. 419 to 426.