DE1549044A1 - Vorrichtung zum Anzeigen von Markierungen auf einem magnetisch markierten Gegenstand,beispielsweise einem Stahldrahtseil - Google Patents
Vorrichtung zum Anzeigen von Markierungen auf einem magnetisch markierten Gegenstand,beispielsweise einem StahldrahtseilInfo
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Description
SOCIETE ANONYME
DELLE AI2TH0M, Villeurbanne / Frankreich
Vorrichtung zum Anzeigen von Markierungen auf einem magnetisch markierten Gegenstand, beispielsweise einem Stahldrahtseil
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anzeigen von Markierungen auf einem zumindest teilweise aus
magnetisierbarem Werkstoff bestehenden Gegenstand, beispielsweise einem Stahldrahtseil oder Stahlkabel, wobei die aufgebrachtenMarkierungen magnetische Bereiche sind.
Bekanntlich kann ein zumindest teilweise aus ferromagnetischem Werkstoff, z.B. aus Stahl, bestehender Gegenstand aufgrund der Bemanenzeigenschaft des Werkstoffes magnetisch markiert
werden. Die für die Drahtseile Terwendeten Stahlsorten haben eine
hohe Koerzitivkraft, wodurch die magnetisieren Bereiche trotz ggfls. in ihrer Umgebung vorhandener Intmagnetisierungsfeider,
beispielsweise des Erdmagnetfeldes, magnetisch bleiben können. So wird beispielsweise auf ein Drahtseil eine Markierung dadurch
aufgebracht, daß auf einer Drahtseillänge, die im Vergleich zum
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Drahtseildurchmesser so kurz wie möglich ist, eine remanente Induktion erzeugt wird, die mit einem kleinen Permanentmagneten
vergleichbar ist. Falls der Vorbeilauf der magnetischen Markierung mittels einer Sonde angezeigt werden soll, die auf das Magnetfeld
anspricht, das sich in dem den magnetisierten Bereich umgebenden Raum entwickelt hat, kann mittels der nach einem bestimmten
Gesetz erfolgten, stellenweisen Markierung eines Drahtseils beispielsweise eine Messung der von einem auf eine Spule
aufgewickelten Drahtseil abgewickelten Länge, der Drahtseilabwicke !geschwindigkeit, der Drahtseilabwickelrichtung, sowie eine
Berechnung der zu jedem beliebigen Zeitpunkt auf der Spule verbliebenen Drahtseillänge od.dgl. erfolgen.
Es sind weitere Anwendungsgebiete möglich, insbesondere eine Überwachung des Betriebs einer Seilschwebebahn oder jeder
Bewegung eines Stahldrahtseils (Minen, Steinbrüche usw.). Desgleichen ist eine Verwendung, wie z.B. für das Sortieren oder
Zählen von Gegenständen möglich, von denen bestimmte »it einer magnetischen Markierung versehen sind.
Es ist bekannt, zum Anzeigen von Markierungen Vorrichtungen zu verwenden, die mit Halleffekt-Sonden versehen sind. Diese Sonden
sind jedoch für die oben erwähnten Anwendungsgebiete nicht verwendbar, weil sie nicht empfindlich genug sind· Andrerseits
müssen sie gegen Störwellen geschützt und hinsichtlich Abweichungen aufgrund von Temperaturschwankungen überwacht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hoch-
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empfindliche Vorrichtung zum Anzeigen von magnetischen Markierungen
zu schaffen, die durch äußere Stönrellen und Temperaturschwankungen
nicht beeinträchtigt werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Anzeigen
von magnetischen Markierungen auf einem zumindest teilweise aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehenden Gegenstand, insbesondere
einem Stahldrahtseil, das mindestens eine aus einem schwachen, magnetisieren Bereich bestehende Markierung trägt.
Diese Vorrichtung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß sie mindestens ein Element hat, von dem sich eine physikalische
Charakteristik bei Anordnung in der Nähe der Markierung ändert·
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Element ein "Magneto-Widerstand" und die in Abhängigkeit von
der Nähe der Markierung veränderliche Charakteristik ist sein Widerstand·
Gemäß einem Merkmal der Erfindung umfaßt die Detektorvorrichtung
eine Wheatstone'sehe Brücke, von der zwei aneinander
angrenzende Zweige jeweils einen Widerstand und die beiden anderen Zweige jeweils einen Magneto-Widerstand aufweisen, wobei die zwei
Magnet o-Widerst'ände in der Nähe der Durchlauf stelle der anzuzeigenden
Markierung angeordnet sind; die Wheatstone'sehe Brücke wird von einer Gleichstromquelle gespeist, die mit den Klemmen
derjenigen Diagonalen der Brücke verbunden ist, die den gemeinsamen
Punkt der die Widerstände enthaltenden Zweige und den gemeinsamen Punkt der die„Magneto-Widerstände enthaltenden Zweige
Miteinander verbindet. Befindet sich keine Markierung in der
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lähe der Magneto-Widerstände, so ist die Brücke abgeglichen.
In die andere Diagonale der Wheatstone1sehen Brücke ist ein
Verbrauchergerät für die durch den unabgeglichenen Zustand der Brücke bei Vorbeilauf einer Markierung in der Nähe der Magneto-Widerstände
erzeugten, elektrischen Impulse geschaltet·
Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist ein Permanentmagnet
in der Nähe der Magneto-Widerstände derart angeordnet, daß sein
Hordpol nahe dem einen und sein Südpol nahe dem anderen Magneto-Widerstand
liegt.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, Auf der Zeichnung
ist die Erfindung anhand einer Anwendungsform der Erfindung auf das Anzeigen von magnetischen Markierungen auf einem Drahtseil
während dessen Vorbeilauf beschrieben, und zwar zeigen
Fig. 1 schematisch eine auf einen Stahldrahtseilabschnitt aufgebrachte magnetische Markierung,
Fig. 2 schematisch die Änderungen des Widerstandswertes eines "Magneto-Widerstandes" in Abhängigkeit von der einwirkenden
Induktion,
Fig. 3 und 4 zwei Arten von bekannten Magneto-Widerständen,
Fig. 5 die Anordnung der Magneto-Widerstände in Bezug auf das Drahtseil gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung,
Fig. 6 ein Schaltschema für die Ausführungsform gemäß Fig. 5f
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Fig. 7 und 8 graphische Darstellungen der Widerstandsänderungen
der einzeln betrachteten Magneto-Widerstände und deren Abweichung beim ITorbeilauf einer Markierung,
und
Fig. 9 eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß
der Erfindung.
In Fig. 1 ist schematisch ein Drahtsellabschnittji dargestellt,
auf dem eine mit einem kleinen Permanentmagneten IS vergleichbare remanente Induktion erzeugt ist.
Fig. 2 zeigt die Änderungen des Widerstandes H eines Magneto-Widerstandes in Abhängigkeit von der angelegten Induktion
B. Der Widerstand ist rein ohmischer Katur und nimmt zusammen mit dem Feld,ungeachtet dessen Bichtung, zu.
Die Kurve ist symmetrisch in Bezug auf die Ordinaten und zeigt bei den Null-Induktionen ein Minimum B0.
Die Kurvenabschnitte über B = 3 000 Gauss verlaufen im
wesentlichen gradlinig.
Das zum Herstellen der Magneto-Widerstände verwendete
Halbleitermaterial ist meist Indiumantimonid.
Die handelsüblichen Magneto-Widerstände bestehen aus einem. flachen Plättchen (Fig.3) oder einem kleinen Zylinder (Fig.4).
Die Widerstandsänderung ist maximal» wenn die Inäuktionsrichtung
senkrecht zur Ebene des Elementes (im Fall von Plättehen) oder parallel zur Achse des Elementes (im Fall von Zylindern) ist.
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Die erfindungsgemäße Detektorvorrichtung hat zwei Magneto-Widerstände,
die identisch sein können aber nicht müssen, und die in einer parallel zur Drahtseilachse verlaufenden Ebene liegen.
Im Beispiel gemäß Fig. 5 sind zwei Magneto-Widerstände
10 und"11 in Form von Plättchen längs eines Drahtseils 1 angeordnet,
und zwar in einer gemeinsamen, parallel zur Achse des Drahtseils verlaufenden Ebene; der Abstand zwischen den Plättchen
entspricht ungefähr der Länge der Drahtseilmarkierung· Die Kraftlinien des von der Markierung erzeugten Feldes sind mit 15 bezeichnet.
Das Drahtseil bewegt sich in Richtung eines Pfeils
Diese Magnetwiderstände bilden einen Teil des in Fig. 6 dargestellten
Stromkreises.
Die Brücke gemäß Fig. 6 hat zwei Widerstände 20 und 21 in zwei benachbarten Zweigen sowie die Magneto-Widerstände 10
und 11 in den beiden anderen Zweigen.
Eine Gleichspannungsquelle 30 ist mit derjenigen Diagonalen der Brücke verbunden, die den gemeinsamen Punkt der
Widerstände und den gemeinsamen Punkt der Magneto-Widerstände miteinander verbindet·
Die Werte der Widerstände und der Magneto-Widerstände sind derart gewählt, daß die Brücke bei fehlender Induktion an
den Magneto-Widerständen abgeglichen ist. Wenn die Magneto-Widerstände 10 und 11 bei der Induktion Null einen gleichen Wert m
haben, dann Bussen zum Abgleich der Brücke die Widerstände 20 und 21 gleich sän.
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Wenn die Magneto-Widerstände bei Fehlen einer Induktion verschiedene Werte m' und mM haben, ist der Abgleich durchgeführt,
wenn die Werte H1 und R2 der Widerstände 20 und 21 der
Beziehung B^m" = H2m' genügen.
In der nachfolgenden Beschreibung wird davon ausgegangen, daß die Magneto-Widerstände 10 und 11 identisch sind; bei Fehlen
einer Induktion ist ihr Wert mQ; ihr Momentanwert ist m-j bzw. In2,
wenn die Magnetmarkierung in ihre Nähe kommt.
An den Klemmen der zweiten Diagonalen (AB) der Brücke wird
im abgeglichenen Zustand der Brücke die Spannung U = V^ - Vß abgegriffen.
Um die maximale Empfindlichkeit der Vorrichtung zu erhalten, werden R^ und R2 vorzugsweise in der gleichen Größenordnung
gewählt wie m-j und m2.
Die Spannung U ist dann im wesentlichen proportional zur Differenz B^ - m2. Diese Proportionalität beruht auf der Tatsache,
daß die Änderungen A m-| = m^ - m0 und A m2 » m2 - aQ der Magneto-Widerstände
gegenüber m^ bzw. m2 geringfügig sind.
In Fig. 7 ist der Wert des Magneto-Widerstandes 10 (B1)
in Abhängigkeit vom Abstand X von der Mitte des Magneten mit einem angenommenen Anfangswert 0 dargestellt, wenn die Markierung in
Richtung des Pfeils 16 (Fig.5) vorbeiläuft (Kurve 40); Kurve gibt die entsprechende Änderung des Magneto-Widerstandes 11 (mn)
wieder.
Ist die Markierung weiter entfernt, haben m-j und in den
gleichen Werlm0: nähert sich ein Südpol dem Magneto-Widerstand 11,
wird letzterer von einem Fluß im negativen Sinn durchflossen und
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sein Widerstand nimmt zu. Nach einem Maximum (Scheitel 50) nimmt
der Fluß ab und ffl-j nimmt in Wechselbeziehung ebenfalls ab. Wenn
die der Markierung entsprechende Mitte des Magneten genau vor dem Magneto-Widerstand 11 ist, hebt sich der Fluß bzw. die Induktion
auf und der Wert m-j fällt auf mQ ab. Läuft der Nordpol an 11 vorbei,
findet eine »eitere Änderung der Induktion, und zwar im positiven Sinn, statt und der Widerstand m^ erreicht einen zweiten
ocheitel 51. Hat sich der Magnet wieder entfernt, nimmt der Widerstand
m-j wieder seinen konstanten Wert mQ an.
Die durch die gestricheü gezeichnete Kurve 41 dargestellte
Änderung von n^ ist analog und leitet sich von der Kurve 40 durch
Translationjeines Vektors V in einer Richtung parallel OX und mit einer Länge ab, die dem Abstand zwischen den beiden Magneto-Widerständen
10 und 11 entspricht.
Kurve 8 gibt in Abhängigkeit von der Zeit t (gleich |,
wenn ν die angenommene konstante Drahtseilgeschwindigkeit ist), die Änderung des Signals U wieder, das proportional zu m-j - n^
ist.
Das Signal hat die Form zweier Impulse 60 und 61, von denen der eine negativ und der andere positiv ist und die voneinander
durch einen konstanten Bereich des Wertes Null getrennt sind.
Wenn die Ausrichtung der Drahtseilmarkierungen bekannt
ist, ist die Bewegungsrichtung des Drahtseils aus dem Signal des ersten, aufgetroffenen Impulses feststellbar·
Unter Verwendung jedes geeigneten Mittels werden die
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Impulse zum Steuern der Drahtseilbewegungtzua Zählen der Markierungen oder für jeden anderen Zweck nutzbar gemacht.
Die Verwendung einer Brücke mit zwei MagmtolLderständen
bedingt eine Differentialmessung; dadurch wiederum können Wäraeabweichungen und störende Schwankungen in der StromTersorgung
vermieden werden.
Die Empfindlichkeit der Vorrichtung kann dadurch erhöht
werden, daß der Betriebspunkt jedes Magneto-Widerstandes auf einen hohen Wert gebracht wird (gradlinige Abschnitte der Kurve
gemäß Fig. 2, über 3 000 Gauss). Dafür wird beispielsweise mittels eines Permanentmagneten oder eines gleichstromgespeisten Elektromagneten ein zusätzliches Kraftfeld erzeugt, das senkrecht zur
Drahtseilachse und zur Ebene der Magneto-Widerstände verläuft
(Fall der Plättchen)·
In Fig. 9 ist eine Vorrichtung entsprechend derjenigen in Fig. 5 dargestellt, der ein Magnet 7Ό hinzugefügt ist, dessen
Polenden auf den Magneto-Widerständen aufliegen«
Das Ausgangssignal der Brücke hat einen Verlauf entsprechend
demjenigen der Fig. 8; die Amplitude der jeweiligen Scheitel dagegen ist größer. ^
Das Vorhandensein des äußeren Magneten begünstigt die Konzentration der Indukt ions linien in den Magneto-Widerständen.
Das vom Hilfsmagneten erzeugte Feld muß sehr viel schwächer
sein als die Koerzitivkraft, damit die Markierung nicht beeinträchtigt wird.
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Weiterhin ist es in einer abgewandelten Ausführungsform möglich, den Elektromagneten mit einem welligen Strom zu speisen,
der eine Gleichstromkomponente und eine Wechselstromkomponente '(z.B. sinusförmig) hat, so daß der Widerstandswert der Magneto-Widerstände um einen Mittelwert pendelt, der vorzugsweise auf dem
gradlinigen Abschnitt der Kurre gemäß Fig. 2 liegt«
Die Tatsache, daß die beiden Magneto-Widerstände durch einen Zwischenraum roneinander getrennt sind, der ungefähr der
länge der Markierung entspricht, ermöglichteine sehr gute Ablesgenauigkeit·
Die Vorrichtung funktioniert jedoch auch dann, wenn die Magneto-Widerstände aus zwingenden Gründen durch einen kleineren
oder größeren Zwischenraum roneinander getrennt werden müssen.
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Claims (8)
- Patentansprüche :*1. Vorrichtung zum Anzeigen von magnetischen Markierungen auf einem zumindest teilweise aus einem ferromagnetischeη Werkstoff bestehenden Gegenstand, insbesondere einen Stahldrahtseil, das mindestens eine aus einem kleinen,magnetisieren Bereich bestehende Markierung trägt, gekennzeichnet durch mindestens ein Element, von dem sich eine physikalische Charakteristik verändert, wenn es in die Nähe der. Markierung gelangt.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element ein Magneto-Widerstand (10,11) ist.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Magneto-Widerstand (10,11) aus einem Plättchen oder einen Zylinder aus Indiumantimonid besteht.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Wheatstone'sehe Brücke hat, von der zwei aneinander angrenzende Zweige reine Widerstände (20,21) enthalten und von der die beiden anderen Zweige jeweils einen Magneto-Widerstand (10,11) enthalten, daß die zwei Magneto-Widerstände (10,1 Din der Nähe der Vorbeilaufsteile der anzuzeigenden Markierung angeordnet sind, daß die Brücke von einer Gleichsiieequelle (30) gespeist ist, die an die Klemmen derjenigen Diagonalen der Brücke angeschlossen ist,die den gemeinsamen Punkt der die Widerstände (20,21) enthaltenden Zweige und den gemeinsamen Punkt der die Magneto-Wider-109810/0014-12-15490Ustände (10,11) enthaltenden Zweige miteinander verbindet, daß die andere Diagonale (AB) der Brücke mit einem Verbrauchergerät für die im unabgeglichenen Zustand der Brücke bei Vorbeilauf einer Markierung in der Nähe der Magneto-Widerstände erzeugten elektrischen Impulse geschaltet ist, wobei die Impulse im wesentlichen proportional zur Differenz der Werte sind, die die beiden Magneto-Widerstände (10,11) bei dem Vorbeilauf haben.
- 5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der τοη der magnetischen Markierung erzeugte Fluß parallel zur Achse der Magneto-Widerstände (10,11) verläuft.
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneto-Widerstände (10,11) voneinander durch einen Zwischenraum getrennt sind, der im wesentlichen der länge der Markierung entspricht.
- 7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Erzeugen einer konstanten magnetischen Induktion in den Magneto-Widerständen bei Fehlen von magnetischen Markierungen vorgesehen sind.
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel einen Permanentmagneten (7G) oder einen gleichstromgespeisten Elektromagneten umfassen, dessen Pole jeweils in Kontakt mit einem der Magneto-Widerstände stehen·109810/0014Leerse ite
Applications Claiming Priority (1)
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FR2987130B1 (fr) | 2012-02-22 | 2015-03-06 | Pomagalski Sa | Dispositif et procede de mesure de la vitesse d'un cable de traction d'un telepherique, notamment un telesiege ou telecabine |
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1966
- 1966-09-16 FR FR1549170D patent/FR1549170A/fr not_active Expired
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1967
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Also Published As
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