DE1523222C

DE1523222C - Accelerometer

Info

Publication number: DE1523222C
Application number: DE19661523222
Authority: DE
Inventors: Edgar Bernhard Whittier Calif. Romberg (V.St.A.)
Original assignee: North American Aviation Corp
Current assignee: North American Aviation Corp
Priority date: 1966-09-21
Filing date: 1966-09-21
Publication date: 1973-03-01

Description

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geordnet, daß, wenn keine Beschleunigung auf die impuls ermöglicht eine Entladung des Kondensators träge Masse 16 einwirkt, keine Spannung an dem 35 durch den Leiter 36 und über die Rückkopplungs-Schleifkontakt 17 vorhanden ist. Der Schleifkontakt leitung 37 zum Verstärkerelement 33.
17 ist durch einen Widerstand 31 mit dem Verstär- Wenn sich der Kondensator auf dieses Niveau ker 30 verbunden, um ein Eingangssignal auf das 5 auflädt, wird eine Gleichspannung über den Konden-Verstärkerelement 33 zu übertragen. Das Ausgangs- sator35 auf die Spule 14 zur Einwirkung gebracht, signal des Verstärkerelements 33 wird einem Kon- um eine elektromagnetische Kraft zu erzeugen, die densator35 über einen Bezugspunkt 34 zugeführt. das Bestreben hat, den Schleifkontakt 17 auf Erd-Die andere Seite des Kondensators 35 ist mit einem potential und die träge Masse 16 in die Mittelstellung Ende der Schwingspule 14 über einen Leiter 36 ver- io zu bringen. Nachdem der Impuls α den Kondensator bunden. Das andere Ende der Rückführspule 14 35 entladen hat und beispielsweise der Schleifkontakt ist durch einen Leiter 37 für die negative Rück- 17 auf einer positiven Spannung gehalten wird, lädt kopplung mit dem Eingang des Verstärkerelements 33 sich der Kondensator 35 weiter in der ersten Richüber den Kopplungswiderstand 32 verbunden. Zu- tung auf, und der Zyklus wiederholt sich,
sätzlich ist dieses Ende der Rückführspule 14 durch 15 Wenn der Impuls α den Kondensator 35 entlädt, einen Widerstand 38 geerdet. wird diese Spannung auf das untere Ende der Spule Der Ausgang des Verstärkerelements 33 ist mit 14 zur Einwirkung gebracht. Es scheint, daß solch einem Impulsgenerator 40 verbunden, der in gestri- ein Impuls in der Spule 14 wirkt. Vom Bezugspunkt chelten Linien gezeigt ist. Der Bezugspunkt 34 ist 39 ist jedoch durch den Leiter 37 eine Gegenkoppmit einer positiven Schwellwertschaltung 41 und 20 lung vorgesehen, die zur Unterdrückung des Impulses mit einer negativen Schwellwertschaltung 43 verbun- am Ausgang des Verstärkerelements 33 führt, d. h. den. Die positive Schwellwertschaltung 41 gibt ein am Bezugspunkt 34. Der Wert des Kondensators 35 Ausgangssignal, wenn das Ausgangssignal vom Ver- sollte so gewählt werden, daß ein Impuls vom entstärkerelement 33 eine vorher bestimmte positive sprechenden Generator ungefähr die Kondensator-Spannung überschreitet. Die negative Schwellwert- 25 spannung von dem Schwellwert auf Null ändert,
schaltung 43 gibt ein Ausgangssignal, wenn das Wenn die Beschleunigung auf die träge Masse 16 Ausgangssignal des Verstärkerelements 33 unter eine in einer Richtung abwärts zur Einwirkung gebracht vorher bestimmte negative Spannung sinkt. Die wird, führt sie dazu, daß an dem Schleifkontakt 17 positive Schwellwertschaltung ist mit einem Genera- eine Spannung vorhanden ist, die unter dem Erdtor 42 für positive Impulse verbunden, und die nega- 30 potential liegt. Als Ergebnis dieses Eingangssignals tive Schwellwertschaltung 43 ist mit einem Impuls- wird der Kondensator 35 in der entgegengesetzten generator 44 für negative Impulse verbunden. Wenn Richtung aufgeladen. Während des Ladens dieses ein Ausgangssignal an der positiven Schwellwert- Kondensators fließt. Strom durch die Spule 14, um schaltung 41 vorhanden ist, wird der Impulsgenerator so zu versuchen, die träge Masse 16 in die Mittel-42 betätigt, um positive Impulse zu erzeugen, die in 35 stellung und den Schleifkontakt 17 auf Erdpotential der Zeichnung mit dem Bezugszeichen α gekenn- zurückzubringen. Wenn der Kondensator 35 in der zeichnet sind. Wenn der Impulsgenerator 44 betätigt entgegengesetzten Richtung auf ein vorher bestimmwird, erzeugt er einen negativ verlaufenden Impuls b. tes Niveau aufgeladen wird, das von der Schwell-Der positive Impuls α und der negative Impuls b wertschaltung 43 bestimmt wird, wird ein Ausgangswird mit einer vorher bestimmten hochgradig 40 impuls, wie etwa b am Impulsgenerator 44 auftreten, genauen Impulsbreite und Amplitude erzeugt. Wenn Dieser negativ verlaufende Impuls bewirkt eine Entdiese Impulse erzeugt sind, bewirken sie eine Ent- ladung des Kondensators 35 durch den Leiter 36 und ladung des Kondensators 35. An der Ausgangs- die Rückkopplungsleitung zum Verstärkerelement 33 klemme 50 des Impulsgenerators 40 kann eine und ergibt an den Ausgangsklemmen 50 ein Maß Digitalablesung dieser Impulse angeschlossen wer- 45 sowohl der Beschleunigung als auch der Richtung den, um eine Anzeige der Beschleunigung, die auf der Beschleunigung. Normalerweise würde dieser die träge Masse 16 zur Einwirkung gebracht wird Impuls b, der am unteren Punkt der Spule 14 vor- und ihrer Richtung zu ermöglichen. handen ist, einen Impulsstrom in der Spule 14 beWenn im Betrieb keine Beschleunigung auf die wirken. Aber infolge der Gegenkopplung vom träge Masse 16 zur Einwirkung gebracht wird, be- 50 Bezugspunkt 39 durch den Leiter 37 und den Widerfindet sich der Beschleunigungsmesser in der Mittel- stand 32 wird der Impuls am Ausgang 34 des Verstellung, und der Schleifkontakt 17 befindet sich stärkers 33 aufgehoben. Der Impuls b wird weiter auf Erdpotential. Es wird also kein Signal durch erzeugt, bis der Strom, der während des Ladens des den Widerstand 31 zum Verstärkerelement 33 gelei- Kondensators 35 vorhanden ist, genügt, um die Spule tet. Als Ergebnis wird der Kondensator 35 nicht in 55 14, den Schleifkontakt 17 auf Erdpotential und die der einen oder der anderen Richtung aufgeladen, träge Masse 16 in die Mittelstellung zurückzubringen, und der Bezugspunkt 34 wird auf Erdpotential ge- Ausgangsimpulse α an den Endklemmen zeigen an, halten. Als Ergebnis ist kein Ausgangsimpuls daß eine Beschleunigung auf die träge Masse 16 aufam Impulsgenerator 40 vorhanden. Wenn jedoch wärts zur Einwirkung gebracht wird. Zusätzlich zeigt eine Beschleunigung auf die träge Masse 16 aufwärts 60 die Häufigkeit der Impulsfolge den Wert oder die zur Einwirkung gebracht wird, führt der Schleif- Größe dieser Beschleunigung an. Die Gesamtanzahl kontakt 17 eine über dem Erdpotential liegende der Impulse zeigt die Geschwindigkeit an. In gleicher Spannung, und der Kondensator 35 lädt sich in einer Weise zeigen die Impulse b oder die negativ verersten Richtung auf. Wenn die Spannung an dem laufenden Impulse an den Ausgangsklemmen 50 eine Kondensator 35 ein vorher bestimmtes Niveau er- 65 Beschleunigung auf die träge Masse in einer Richreicht, das durch die positive Schwellwertschaltung tung nach abwärts an, wobei die Häufigkeit der 41 bestimmt wird, ist ein positiver Ausgangsimpuls Impulse die Größe der Beschleunigung zeigt und am Impulsgenerator 42 vorhanden. Dieser Ausgangs- die Gesamtanzahl dieser Impulse die Geschwindig-arranged that, if no acceleration on the impulse allows a discharge of the capacitor inert mass 16 acts, no voltage is present on the 35 through the conductor 36 and via the feedback sliding contact 17 is present. The sliding contact line 37 to the amplifier element 33.
17 is connected to the amplifier element 33 through a resistor 31. The output generator 35 is brought to act on the coil 14, the signal of the amplifier element 33 is sent to a cone in order to generate an electromagnetic force, which the capacitor 35 is fed via a reference point 34. The other side of the capacitor 35 is connected to a potential and the inertial mass 16 is brought into the middle position at the end of the voice coil 14 via a conductor 36. After the pulse α tied the capacitor. The other end of the feedback coil 14 35 has discharged and, for example, the sliding contact is held by a conductor 37 for the negative return 17 at a positive voltage, coupling with the input of the amplifier element 33 charges the capacitor 35 further in the first direction via the coupling resistor 32 connected. And the cycle repeats itself,
In addition, this end of the feedback coil 14 is grounded through a resistor 38 when the pulse α discharges the capacitor 35. This voltage is applied to the lower end of the coil. The output of the amplifier element 33 is brought into effect at 14. It appears that such a pulse generator 40 is connected, which acts in general a pulse in the coil 14. From the reference point chelten lines is shown. The reference point 34 is 39, however, a negative feedback with a positive threshold value circuit 41 and 20 is provided by the conductor 37, which leads to the suppression of the pulse with a negative threshold value circuit 43 connected to the output of the amplifier element 33, ie the. The positive threshold circuit 41 is at reference point 34. The value of the capacitor 35 output signal, if the output signal from the Ver should be chosen so that a pulse from the amplifier element 33 exceeds a predetermined positive speaking generator approximately the capacitor voltage. The negative threshold voltage changes from the threshold value to zero,
Circuit 43 gives an output signal when the If the acceleration on inertial mass 16 output signal of amplifier element 33 falls below a predetermined negative voltage applied in a downward direction. This leads to the fact that there is a positive threshold value circuit at the sliding contact 17 with a generator a voltage is present which is connected below the earth gate 42 for positive pulses, and which is negative 30 potential. As a result of this input signal tive threshold circuit 43 is connected to a pulse, the capacitor 35 in the opposite generator 44 for negative pulses. When charged direction. During charging this one output signal flows on the positive threshold value capacitor. Current through the coil 14 to circuit 41 is present, the pulse generator is actuated so as to try to move the inertial mass 16 into the center 42 to generate positive pulses which are in 35 position and the sliding contact 17 at ground potential of the drawing with the To bring back reference character α marked. When the capacitor 35 are in the draws. When the pulse generator 44 is actuated in the opposite direction to a predetermined one, it generates a negative going pulse b. tes level, which is determined by the threshold positive pulse α and negative pulse b value circuit 43, an output is generated with a predetermined high-grade 40 pulse, such as b occur at the pulse generator 44, accurate pulse width and amplitude. When this negative-going pulse causes a discharge, these pulses cause a discharge of the capacitor 35 through the conductor 36 and charge the capacitor 35. At the output terminal 50 of the pulse generator 40, the feedback line to the amplifier element 33 can produce an and results A digital reading of these pulses can be connected to the output terminals 50, both of the acceleration and the direction, in order to provide an indication of the acceleration, which is based on the acceleration. Normally, this would cause the inertial mass 16 to act, impulse b, which at the lower point of the coil 14 forward and allow its direction. is present, a pulse current in the coil 14 when no acceleration act on the during operation. But as a result of the negative feedback from the inertial mass 16, the 50 reference point 39 through the conductor 37 and the resistance of the accelerometer is in the middle position 32, the pulse at the output 34 of the adjustment, and the sliding contact 17 is stronger 33 repealed. The pulse b continues to be at earth potential. So no signal is generated until the current that is present during the charging of the resistor 31 to the amplifier element 33 condenser 35 is sufficient to switch the coil. As a result, the capacitor 35 is not charged in 55 14, the sliding contact 17 to earth potential and one or the other direction to bring inert mass 16 back to the center position, and the reference point 34 is at earth potential. Output pulses α at the end terminals indicate , keep. As a result, there is no output pulse that accelerates onto the inertial mass 16 on the pulse generator 40. However, when applied downwards. In addition, an acceleration to the inertial mass 16 upwards 60 shows the frequency of the pulse train the value or which is brought into effect, the grinding size of this acceleration leads. The total number of contact 17 one of the pulses above ground potential indicates the speed. In the same voltage, and the capacitor 35 charges in a way the pulses show b or the negative verersten direction. If the voltage at the current pulse at the output terminals 50 a capacitor 35 reaches a predetermined level, 65 acceleration to the inertial mass in a direction that is downward through the positive threshold circuit, the frequency being determined by 41 is a positive output pulse pulses showing the magnitude of the acceleration and present at pulse generator 42. This output - the total number of these pulses the speed

keit. Es ist weiterhin darauf hinzuweisen, daß diese Impulse, die nur in Anwesenheit einer Beschleunigung erzeugt werden, niemals durch die Spule 14 verlaufen, sondern infolge der Gegenkopplung über den Leiter 37 am Punkt 34 unterdrückt werden. Die einzige Stromquelle für den durch die Spule 14 verlaufenden Strom ist durch das Verstärkerelement 33 gegeben. Der Strom durch die Spule 14 kann dabei genau durch eine Stromquelle im Verstärkerelement 33 bestimmt werden.speed. It should also be pointed out that these impulses occur only in the presence of an acceleration are generated, never run through the coil 14, but due to the negative feedback over the conductor 37 at point 34 are suppressed. The only power source for the one passing through the coil 14 Current is given through the amplifier element 33. The current through the coil 14 can thereby can be precisely determined by a current source in amplifier element 33.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 2 used that in the case in which no acceleration is brought into action on the inertial mass claims: is, pulses of the same amplitude and duration on the. in the electromagnetic feedback coils

1. Accelerometers are brought into action with a deflecting 5, which leads to Baren carry mass and with an electromagnetic that the flux from the two .return coils table recirculation, which contains the harvest coil, which is turned off. If-then no accelerators a capacitor with the output of an inclination acts on the inertial mass, does not take place feedback amplifier is connected, des- electromagnetic return force through the two sen input one of the mass displacement after io feedback coils.

Sign and size of analog DC voltage The invention is based on the object of providing a

is supplied, and with a pulse generator, accelerometer of the type mentioned to train its input with the output of the amplifier in such a way that a simplification is connected is and its output pulses for lent the electromagnetic feedback together-deletion serve the feedback voltage and 15 men with the circuit of the latter connected represent a measure of the acceleration achieved by the pulse generator, characterized in that the This object is achieved according to the invention

output of the pulse generator (40) to the connection that the output of the pulse generator to connection point of the capacitor (35) with the one the connection point of the capacitor with the umpteen feedback coil (14) is laid and that zo single feedback coil is laid and that the the pulse generator (40) from a certain pulse generator from a certain input input level depending on the direction of deflection the level is positive depending on the direction of deflection of the mass Ground (16) emits a positively or negatively polarized or negatively polarized pulse series. Emits pulse series. According to a preferred embodiment of the

2. Accelerometer according to claim 1, 25 invention, the pulse generator has threshold value thereby characterized in that the pulse generator has circuits which act on the charge on the capacitor (40) Threshold value circuits (41, 43) which act on the for the purpose of sensing the reaching of a predetermined charge respond to the capacitor (35) for the purpose of sensing the charge level, as well as to the threshold Achieving a predetermined charge value circuit responsive and the impulses erpegels respond, as well as on the threshold value generating circuits, with the pulses for Circuits (41,43) responding and the Im discharge of the capacitor are used.

pulse-generating circuits (42, 44), the accelerometer according to the invention

where the impulses ~ to discharge the condensate- shows itself in terms of its functioning inssators (35) serve. particularly advantageous in that no electricity

35 impulse is exerted on the electromagnetic feedback when there is none on the inertial mass Acceleration is brought into action, which has the effect that the use of only a single feedback coil is required.

40 The invention is based on the following

Drawing explained in more detail, for example.

The accelerometer 10 has a sluggish

■ "- ■ " mass on which can be deflected to an acceleration

is mounted. An element shown as lever arm 11 and 45 rotatably mounted is on a support arm

The invention relates to an accelerator 12 mounted. At one end of the arm 11 there is a knife with a deflectable bearing mass and an electromagnetic assembly 13, one with an electromagnetic feedback, which has a feedback coil 14. This electromagnetic coil contains, which generates an electromagnetic output of a feedback amplifier connected via a capacitor with the table unit according to the sign and size analog DC voltage of the lever arm 11 is fed either upwards or downwards and with a pulse generator to effect it.

Input connected to the output of the amplifier. The other end of the lever arm 11 carries a

the is and its output pulses for deletion 55 inertial mass 16, in response to a Beder Feedback voltage are used and a measure of acceleration in one direction or another represent for acceleration. acts, the lever arm 11 on the bearing of the

Seeks to rotate in such a support arm 12 in the USA patent. Symbolic is a 131546 shown acceleration or Ge sliding contact 17, which is connected to the lever arm 11 Vulnerability meter with digital reading enables 6 ° of movement. It is clear that the inertial mass 16 the latter information regarding the acceleration does not necessarily have to be rotatably mounted, and the speed, whereby the information can also be mounted in a linearly movable manner, by observing the number of pulses per time with a DC voltage source 20 is over

unit can be obtained, which are required to power two series-connected batteries 22 and 23 of the inertial mass of the acceleration or 6g equal voltage, the connection point of which is grounded to hold the speedometer electromagnetically. a voltage is applied to the resistor 21. In the latter case, two are used as feedback coils. The sliding contact 17 movably touches the counter-serving end Electromagnet coils arranged in this way stood 21. The lever arm 11 is so centered and