DE1463657A1 - Einrichtung zum Steuern von Bewegungsvorgaengen innerhalb eines Magnetfeldes - Google Patents

Description

• Einrichtung zum Steuern von Bewegungsvorgängen innerhalb eines Magnetfeldes Auf vielen Gebieten der Steuerungs- und Regelungstechnik werden heute Einrichtungen zum Steuern von Bewegungsvorgängen verlangt, insbesondere bei der Übertragung von Werten nichtelektrischer Größen über kleinere oder größere Entfernungen. Solche Einrichtungen sind z. B. Drehmelder, mit denen in einem Geber von mechanischen Bewegungen abgeleitete Winkelwerte in elektrische Spannungen umgeformt werden, die über Zeitungen in einen weiteren Drehmelder, den Empfänger, übertragen und dort wiederum in mechanische Bewegungen umgesetzt werden. Allen bekannten Ausführungen ist gemeinsam, daß elektrische Teile, entweder der Stator oder der Rotor des Drehmelders, bewegt werden müssen. ferner ist von Flachteil, daß bei geradlinig verlaufenden Bewegungsvorgängen vor dem Eingeben in einen Drehmelder eine Umformung von translatorischer in rotorische Bewegung vor--genommen werden mußo Die Erfindung befaßt sich mit diesem Problem und gibt einen Lösungsweg an, wie man ohne eine derartige Umsetzung auskommt. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß im Bereich zweier Magnete, deren Felder einander entgegengerichtet sind und von denen mindestens eines in seiner Intensität über einen Soll-Wertgeber einstellbar ist, en Indikator angeordnet ist, der. eine an diesem Ort vom resultierenden Feld beider Magnete abhängige Ausgangsspannung einer Stelleinrichtung zuführt, die den wirksamen buftspalt zwischen mindestens einem der Magnete und dem Indikator derart verändert, daß das im Indikator wirksame Feld in Richtung auf den Wert "null" abnimmt. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Einrichtung, bei der der, Indikator in die durch den Sollwert vorgegebene Stellung bewegt wird. Die Fig. 2 und 3 zeigen Ausführungsformen, bei denen der Indikator feststeht und Polschuhe bewegt werden. In Figa i Werder, :,t-- Elektrcriiagne'te M1 und M2 von der Gleichspannungsquelle G gespe;5t. Ein durch eine Einflußgröße z stetig veränderbarer Abgriff enes Widerstandes R bewirkt bei Verstellung eine Schwächung des Feldes, des einen Magneten bei gleichzeitiger Stärkung des Feldes des anderen Magneten. Beide Felder sind einander entgegengerichtet. Durch.Verstellen des Abgriffs

  des Widerstandes, d. h_ Ändern der Eingang3f;r Einrichtung,

  wird der magnetisch neutrale Ort zwischen deiiIÜagneten M1 und M2,

  d. h. der Ort, an dem sich die von den beiden Magneten ausgehenden Felder aufheben, verschoben. Wird beispielsweise der in Fig. 1 angedeutete Abgriff nach links verstellt, verschiebt sich damit auch der magnetisch neutrale Ort zwischen den IViagneten 11".1 und M2 nach links. Die am Widerstand R angreifende Einflußgröße z,,

  beispielsweise der Ausschlag einer Veßeinrichtung, dient somit

  zum Vorgeben eines Sollwertes für den magnetisch neutralen Ort..

  Der Niderstnd tt mit seinem Abgriff :%,rd dahei im folgenden mit

  dem Ausdruck "@aliweäw+q,geber" bezeichnet und -lie I:influßji#üße z

  entsprechend u:i t 'Sollwert'.

  Im magnetisch neutralen ürt zWisahen den Magneten Ill und M2

  befindet sich ein Indikator je beispielsweise ein polarisiertes Relais mit einer mittleren Ruhesage des Ankers oder ein Hallgenerator. Bei Verwendung eines Hailgenerators wird bei Verstellung des Sollwertgebers und damit bei Verschiebung des magnetisch neutralen Ortes eine dem resultierenden Feld beider Magnete prorortionale Ausgangsspannung einer Stalleinrichtung St zugeführt. Diese Ausgangsspannung ist in ihrer Amplitude und ihrem Vorzeichen abhqngig von dem in den iol.i Wertgeber eingegebenen Sollwert, da 1:_ -@-.iängig davon, welches der beiden Magnetfelder der Magnet= f.--1 und M2 überwiegt.
• Die Stelleinrichtung St verstellt den Indikator zwischen den Magneten M1 und M2 in Richtung auf den magnetisch neutralen Ort, also den Ort, an dem das im Indikator zur Wirkung kommende resultierende Feld der beiden Magnete den Wert "null" annimmt. Die gleiche Wirkung ergibt sich, wenn die Steheinrichtung einen oder beide der Magnete M1 und M2 gegenüber dem Indikator verstellt Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und 3 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Darstellung der Schaltung und der Steheinrichtung verzichtet. In Fig. 2 sind die Magnete M1 und M2 und der Indikator J fest angeordnet. Den beweglichen Teil der Einrichtung bilden die aus magz."el i_sch gut -.--.itendem Material hergestellten Pol:@chuhe P1 und F2, die bei inderung des Sollwertes durch die von der nicht dargestellten Steheinrichtung abgegebene Stellgröße y in Pfeilrichtung mit konstantem Abstand am Indikator J vorbei bewegt werden. Dabei ändern-sich die Luftspalte und damit die magnetischen Widerstände zwischen den Magneten und den Polschuhen P1 und P2 abhängig von der Stehgröße y und der gewählten Kurvenform der Polschuhe im entgegengesetzten Sinne. Liegt, wie in Fig. 2 dargestellt, der Scheitelpunkt S der Polschuhe P1 und P2 in der Nähe des Magneten M2, so wirkt das Feld dieses Magneten nahezu ungeschwächt auf den Indikator ein, während das des Magneten M1 über die Luftspalte zwischen M1 und den Polschuhen Pl und 22 nur geschwächt zur Wirkung kommt Daher befindet sich in der dargestellten Zage der Polschuhe P1 und P2 der Indikator nur dann im magnetisch neutralen Ort, wenn das Feld des Magneten M1 wesentlich stärker als das des Magneten M2 ist. Bei Änderung des Sollwertes, z. B. Vergrößern des Feldes des Magneten M1 bei gleichzeitigem Verkleinern des Feldes des Magneten M2, tritt eine Verschiebung des magnetisch neutralen Ortes in Richtung auf den Magneten M`3 ein. Die.daraufhin vom Indikator bzw. von der Steheinrichtung -..;agegebene Stellgröße y verschiebt die Polschuhe und damit den magnetisch neutralen Ort in gegenläufiger Richtung so weit, bis infolge der unterschiedlichen magnetischen Kopplung zwischen dem Indikator und den Magneten der magnetisch neutrale Ort wieder mit dem-Indikator zur Deckung kommt: Durch geeignete Formgebung der kurvenförmig ausgebildeten Polschuhe Pl und P2 läßt sich jede gewünschte Anpassung zwischen vorgegebenem Sollwert z und gewünschten Stehgröße y herstellen: Beispielsweise äßt sich so eine lineare Beziehung zwischen Sollwert und Stehgröße erreichen. Bei Wahl eines großen Krümmungeradius für die Polschuhe läßt sich bereits bei kleiner Sallwertänderung eine Stellgröße' für einen großen ßtellweg erzielen, da dann bei großem Stehweg nur geringe Luftspaltänderungen auftreten. Es ist auch möglich, die gewünschte Beziehung zwischen Sollwert und@Stellgröße nicht nur durch die Kurvenform der verwendeten Polschuhe, sondern zusätzlich durch Wahl von Polschuhwerkstoffen mit unterschiedlicher magnetischer leitfähigkeit zu. erreichen. Dies dürfte insbesondere dort von Interesse sein, wo in ihren Abmessungen vorgegebene Führungsschienen, z. B. an Verstelleinrichtungen, als Polschuhe verwendet werden. Ist die Umformung eines Sollwertes in eine rotierende Ausgangsbewegung erwünscht,-so können gemäß Pig. 3 als Polschuhe P3 und P4 exzentrisch gelagerte Scheiben vorgesehen sein, die bei einer Sollwertänderung infolge Drehung durch die ätellgröße y den Luftspalt zwischen Indikator J und dem einen Magneten (z.B. M1) verkleinern, dagegen den Luftspalt zwischen Indikator und dem anderen Magneten (M2) vergrößern. Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, für jedes der gezeigten Ausführungsbeispiele nur einen in seiner Intensität durch einen Sollwertgeber veränderbaren Magneten- und einen Permanentmagneten vorzusehen. Weiterhin ist es möglich, für die Magnete anstelle einer Gleichstromerregung eine Wechselstromerregung vorzusehen. Hierbei müssen die Augenblickswerte der an den Magneten auftretenden Felder einander entgegengerichtet sein. Im Indikator wird dann eine Wechselspannung induziert, die sich in ihrer Phase nach dem jeweils vorherrschenden Magnetfeld richtet. Zur richtungsabhängigen Verstellung des Indikators kann bei Wechselstromspeisung der Magnete zum Steuern der Stelleinrichtung beispielsweise ein mit der Ausgangsspannung des Indikators und einer Hilfsphase beaufschlagtes phasenabhängig schaltendes Relais, z. B. ein Motorrelais, vorgesehen sein.
• Eine mit Wechselstrom betriebene Anordnung kann dort vorteilhaft angewendet werden, wo für den Indikator die Gefahr von Fremdfeldbeeinflusaung durch Gleichfelder besteht.

Claims (2)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1* Einrichtung zum Steuern-von Bewegungsvorgängen innerhalb von Magnetfeldern, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zweier Magnete (Mt und V2), deren Pelder'einander ent.gegengerichtet sind und von denen mindestens eines in seiner Intensität über einen Sollwertgeber (R) einstellbar ist,. ein Indikator (J) angeordnet ist, der eine an diesem Ort vom resultierenden Feld beider Magnete abhängige Ausgangsspannung einer Steheinrichtung (St) zuführt, die den Luftspalt zwischen mindestens einest der Magnete und dem Indikator derart verändert,: daß das im Indikator wirksame Feld in Richtung auf den Wert "nulle abnimmt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Indikator (J) und die Magnete (Idt und M2) fest angeordnet sind und von der Steheinrichtung am Indikator und den Magneten vorbeibewegte Polschuhe (P1 und P2 bzw. P3 und P4) aus magnetisch gut leitendem Material vorgesehen sind, die in Abhängigkeit von ihrer Begungsrichtung die wirksamen magnetischen widerstände (Zuftapaltefi Polenden der Magnete - Polschuhe) zwischen den Magneten und det Indikator im entgegengesetzten Sinne ändern.