DE1809017C3 - Winkelgeschwindigkeitsmesser - Google Patents

Description

Gegenstand des Hauptpatents 12 98 336 ist ein Winkelgeschwindigkeitsmesser mit einem zwischen zwei von einem Träger gehaltenen Lagerstellen ausgespannten Schwingdraht, der in mechanische Schwingungen versetzt wird und in dem elektrische Wechselspannungen erzeugt werden, sobald beim Drehen des Trägers um die Achse des Drahtes die Schwingungsebene des Drahtes hinter der Drehung des Trägers zurückbleibt und damit der schwingende Draht die Kraftlinien eines Magneten schneidet, dessen Feld bei stillstehendem Träger parallel zur Schwingungsebene des Drahtes verläuft. Dabei ist der Schwingdraht an drei als Schwingungsknoten wirkenden Stellen gelagert, welche den Draht in zwei Abschnitte unterteilen; der erste Abschnitt des Drahtes wird in einer vorgegebenen Ebene, bezogen auf den Träger, in Schwingungen versetzt, welche über den mittleren Schwingungsknoten auf den zweiten Abschnitt übertragen werden; wenigstens ein Teil des zweiten Abschnitts schwingt in einem Magnetfeld, dessen Kraftlinien die Schwingungsebene des ersten Abschnittes nicht schneiden, und der zweite Abschnitt ist mit Anschlußleitungen versehen, an welchen beim Drehen des Trägers um die Achse des Drahtes eine elektrische Wechselspannung auftritt. Nach Anspruch 6 des Hauptpatents ist der Schwingdraht im mittleren Schwingungsknoten an einem sich quer zur Schwingdrahtachse erstreckenden Haltedraht befestigt, f>5 dessen Enden am Träger gelagert sind.

Obwohl der erste Schwingdrahtabschnitt zu Schwingungen in einer vorbestimmten Ebene angeregt wird, können sich durch Störeffekte, weiche nicht auf die Drehung des Winkelgeschwindigkeitsmessers um seine Empfindlichkeitsachse bedingt sind, trotzdem Transversalkomponenten der Schwingung entwickeln, so daß die resultierende Schwingung nicht mehr in einer Ebene, sondern elliptisch verläuft. Hierdurch wird die Genauigkeit der Meßvorrichtung beeinträchtigt. Aufgabe der vorliegenden Zusatzerfindung ist es, die Unterdrükkung solcher unerwünschter Querschwingungen m verbessern.

Diese Aufgabe wird gelöst durch im Patentanspruch gekennzeichnete Erfindung. Die Verwendung eines flachen Metallbandes an Stelle eines Drahtes zur Abstützung des mittleren Schwingungsknotens führt dazu, daß der Schwingdraht, ohne seine Schwingungen in der vorgeschriebenen Ebene zu beeinflussen, für Transversalschwingungen verstimmt wird und damit die unerwünschten Transversalkomponenten weitgehend unterdrückt werden. Die in der Vorzugsebene erregten gewünschten Schwingungen hingegen werden durch die Lagerung des mittleren Schwingungsknotens mit Hilfe eines Metallbandes nicht behindert. Ein solches Metallband hat darüber hinaus noch den Vorteil eines sehr geringen elektrischen Widerstandes und ist in der Fertigung leichter sowohl an den Abstützpunkten als auch am Schwingdraht zu befestigen.

Zur Erläuterung der Zusatzerfindung wird im folgenden auf ein in der Zeichnung schematisch wiedergegebenes Ausführungsbeispiel Bezug genommen, wobei die mit den Bauteilen des Ausführungsbeispiels des Hauptpatents übereinstimmenden Teile gleiche Bezugszeichen aufweisen.

Auf einem Träger 10 ist ein elektrisch leitendes Schwingelement in Form eines Spanndrahtes 12 gelagert. Seine Enden sind an zwei Metallaschen 14 und 16 befestigt, die vom Träger 10 gehalten werden. Zwei Isolierscheiben 18 und 20 sorgen für die elektrische Isolation der Laschen 14 und 16 vom Träger 10. Der Schwingdraht 12 wird ferner in seinem mittleren Schwingungsknoten durch ein flaches Metallband 22 gehalten, welches sich quer zur Achse des Schwingdrahtes 12 erstreckt und dessen Enden an zwei vom Träger 10 getragenen Laschen 24 und 26 befestigt sind. Dieses Halteband 22 ist in seiner Ebene drehsteif und unterdrückt somit Schwingungen des Schwingdrahtes 12 in der Bandebene. Dagegen kann sich das Halteband 22 um die Verbindungsachse der beiden Laschen 24 und 2ß drehen, wodurch für Schwingungen in der Vertikalebene des Schwingdrahtes 12 ein flexibles Lager für den mittleren Schwingungsknoten des Schwingdrahtes 12 entsteht. Schwingungen, die in einem der beiden Abschnitte des Schwingdrahtes 12 auftreten, werden mit gleicher Frequenz, jedoch mit entgegengesetzter Phasenlage auf den anderen Drahtabschnitt übertragen. Die Kipplagerung mittels des Metallbandes 22 stört diese Schwingungsübertragung nicht, sofern die Schwingung in der Ebene senkrecht zur Ebene des Metallbandes erfolgt.

Ein Haltebügel 30 trägt zwei Permanentmagnete 32 und :14 zu beiden Seiten des Schwingdrahtes 12. Die beiden Magnete erzeugen ein Feld, dessen Kraftlinien praktisch senkrecht zum ersten Abschnitt des Schwingdrahi.es gerichtet sind. Ein Signalgenerator 42 erzeugt einen Wechselstrom im ersten Drahtabschnitt zwischen der Befestigungslasche 14 und dem Metallband 22, welcher zusammen mit dem Magneten 38 und 40 den Schwingdraht 12 zu Schwingungen anregt. Hierzu ist der Slignalgenerator 42 über Leitungen 44 und 46 mit

der Metallasche 14 einerseits und dem Metallband 22 andererseits elektrisch verbunden. Die Frequenz des Signalgenerators 42 entspricht der Eigenfrequenz des Schwingdrahtes 12, welcher infolge dieser Erregung in einer Ebene schwingt, die rechtwinklig zum Träger 10 liegt. Diese Schwingungen werden über die Kipplagerung des mittleren Schwingungsknotens in Form des Metallbandes 22 auf den zweiten Schwingdrahtabschnitt übertragen, so daß dieser in derselben Ebene schwingt. Da das Feld der beiden Magnete 38 und 40 senkrecht auf dem Träger 10 steht, schneidet der schwingende zweite Drahtabschnitt keine Kraftlinien dieses Feldes. Demzufolge wird im zweiten Drahtabschnitt keine Spannung induziert. Über die Lasche 16 und das Metallband 22 ist der zweite Schwingdrahtabschnitt durch Anschlußleitungen 52 und 54 an den Eingang eines Verstärkers 50 angeschlossen. Wird der Träger 10 um eine Achse gedreht, die parallel zur Achse des Schwingdrahtes 12 verläuft, so drehen sich der Bügel 36 und die Magnete 38 und 40 mit. Wegen der Trägheit des Schwingdrahtes 12 versucht dieser in derselben Ebene weiter zu schwingen. Der zweite Schwingdrahtabschnitt fängt also an, magnetische Kraftlinien des Feldes zwischen den Magneten 38 und 40 zu schneiden, so daß im zweiten Drahtabschnitt eine Wechselspannung induziert wird, welche über die Leitungen 52 und 54 zum Verstärker 50 gelangt. Die Größe dieser Spannung ist der Neigung der Schwingungsebene des zweiten Dralr.abschnittes gegenüber den Kraftlinien des Magnetfeldes zwischen den Magneten 38 und 40 proportional, während die Phasenlage der dem Verstärker zugeführten Spannung die Drehrichtung kennzeichnet. Weitere Einzelheiten der Wirkungsweise eines solchen Winkelgeschwindigkeitsmessers ergeben sich aus der Beschreibung des Hauptpatents.

1st der mittlere Schwingungsknoten nur punktförmig, beispielsweise an einem kreuzenden Haltedraht abgestützt, so kann der Schwingungsdraht nicht nur in der Anregungsebene, sondern auch in hierzu geneigten Ebenen schwingen, was zu unerwünschten Komponenten in dem dem Verstärker 50 zugefühnen Signal führt. Wird als Abstützung des mittleren Schwingungsknotens hingegen, wie dargestellt, ein flaches Metallband verwendet, so kann dieses ungedämpft nur die vom Signalgenerator 42 in der Vertikalebene erregte Hauptschwingung übertragen, weil das Metallband nur in dieser Ebene flexibel ist. Querkomponenten hingegen werden infolge der Steifigkeit des Metallbandes für Schwingungen in seiner Ebene unterdrückt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Winkelgeschwindigkeiismesser nach Hauptpatent 12 98 336 mit einem zwischen zwei von einem Träger gehaltenen Lagerstellen ausgespannten Schwingdraht, der in mechanische Schwingungen versetzt wird und in dem elektrische Wechselspannungen erzeugt werden, sobald beim Drehen des Trägers um die Achse des Drahtes die Schwingungsebene des Drahtes hinter der Drehung des Trägers zurückbleibt und damit der schwingende Draht die Kraftlinien eines Magneten schneidet, dessen Feld bei stillstehendem Träger parallel zur Schwingungsebene des Drahtes verläuft, wobei der Schwingdraht an drei als Schwingunssknoten wirkenden Stellen gelagert ist, welche den Draht in zwei Abschnitte unterteilen, der erste Drahtabschnitt in einer vorgegebenen Ebene, bezogen auf den Träger, in Schwingungen versetzt wird, welche über den mittleren Schwingungsknoten auf den zweiten Drahtabschnitt übertragen werden, wenigstens ein Teil des zweiten Abschnitts in einem Magnetfeld schwingt, dessen Kraftlinien die Schwingungsebene des ersten Abschnitts nicht schneiden, und der zweite Abschnitt mit Anschlußleitungen versehen ist, an welchen beim Drehen des Trägers um die Achse des Schwingdrahtes eine elektrische Wechselspannung auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingdraht (12) im mittleren Schwingungsknoten an einem sich quer zur Schwingdrahtachse erstreckenden flachen Metallband (22) befestigt ist, dessen Enden am Träger (10) gehalten sind.

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