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Tachowiderst and Die Erfindung betrifft einen opto-elektronischen
Iteßarertwandler, bei den sich der Wert des elektrischen Widerstandes in Abhangigkeit
von einer Drehzahl ändert.
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Bekannt sind Drehzahlmesser, bei welchen mit Hilfe eines umlaufenden
Magneten ein Magnetfeld erzeugt wird, das einen Zeiger entgegen dem Widerstandsmoment
einer Feder-'kraft aus seiner Ruhestellung ausschwenkt. Es sind weiterhin Systeme
bekannt, bei denen ein lichtempfindlicher oder lichtabhängiger ISiderstand durch
eine verstellbare Blende belichtet wird. Der Wert des Widerstandes. wird hierbei,
bei konstanter Lichtquelle, durch die Größe der Blende bestimmt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßwertwandler zu
schaffen, der einen Widerstand proportional einer gemessenen Drehzahl ändert.
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Nach der Erfindung wird bei einem opto-elektronichen Meßwertwandler,
der mit einem Iichtabhängigen Widerstand und einer konstanten Lichtquelle ausgestattet
ist, zwischen die Lichtquelle und den Widerstand eine Blende mit drehzahlabhängiger
Öffnung geschaltet.
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Die drehzahlabhä'ngige ffnung ermöglicht es, die Belichtung des Widerstandes
innerhalb seFw geringer Grenzen zu ändern und dadurch elektrische Meßwerte zu erhalten.
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Eine einfache IlöglichReit æur Verwirklichung der Erfindung ergibt
sich, wenn man in an sich bekarrter Weise koaxial zu einem umlaufenden Magneten,
jedoch unabhängig von diesem, einen topfförmigen Aluminiumzylinder drehbar lagert,
und zwar derart, daß seine Zylinderwand mit ihrem freien Ende in ein von den umlaufenden
magneten innerhalb eines Bisenringes erzeugtes Magnetfeld hineinragt. Das Magnetfeld
übt hierbei auf den Aluminiumzylinder ein Drehmoment aus, das durch eine Spiralfeder
aufgenommen werden kann. Diese für Drehzahlmesser an sich bekannte Bauart karn dazu
benutzt werden, den Querschnitt der Blende in Äbhängigkeit von der Drehzahl zu ändern.
Zu diesem Zweck wird mit dem Aluminiumzylinder eine Scheibe fest verbunden, deren
Öffnung eine Form von stetig,abnehriender Breite aufweist.
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Die Blende kann als Scheibe mit über die Zylinderwand hinaus stehendem
Rand oder als ebenfalls topfförrjiger Zylinder ausgebildet sein. Im ersten Fall
wird die Blendenöffnung in überstehenden Rand, im zweiten in Zylindermantel angeordnet.
Die Scheibe wird so angeordnet, daß sich die Blende zwischen der Lichtquelle und
dem von Licht zu beaufschlagenden Widerstand befindet. Schon sehr geringe Änderungen
der Drehzahl wirken sich hier als Verdrehung der Blendenscheibe aus, die sofort
eine Änderung des Blendenquerschnitts und damit des auf den Widerstand fallenden
Lichtstrahls bewirkt. Die Änderung des tiiderstandswertes bedingt ihrerseits ein
e sofortige snderung des Stromdurchganges, die für alle möglichen Regelaufgaben
nutzbar gemacht werden kann.
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Um eine schärfere Abgrenzung des Lichtstrahlquerschnittes nach der
Seite zu zu erhalten, ist es zweckmäßig, wenn zwischen der Blende mit veränderlichen
Ç,uerschnit-t und der Lichtquelle eine zweite feststehende Blende angeordnet wird,
die einen konstanten Querschnitt aufweist und den Lichtstrom seitlich begrenzt.
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in manchen Fällen ist es erwünscht, daß man, je nach der Höhe der
Erehzehl verschiedene Stromkreise einschaltet.
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in diesem Fall R d der Widerstand in mehrere veilwiderstünde unterteilt,
die jeweils an einen besonderen Stroinkreis angeschlossen sind. jedem dieser Teilwiderstände
entspricht auf aerl Rand der Abblendscheibe eine bestimmte Blendenöffnung. Die einzelnen
Blendenöffnungen sind vollkömmen voneinander getretat, ihr Abstand richtet sich
nach der Drehzahl, bei welcher ein bestimmter Stromkreis ein-oder abgeschaltet werden
soll. Man kann auf diese Weise ere Funktionen einer bäschine -steuerns wenn diese,
Funktionen bei verschiedenen Drehzahlen eintreten sollen.
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In manchen Fällen sind gleichzeitig zwei Steuervorgänge vorzunet.lmen,
die einander direkt entgegen wirken. Um das zu erreichen werden auf dem Rand der
Blendenscheibe zwei keilförmige Öffnungen so angebracht, daß die Spitze eines Keiles
jeweils mit der Basis des anderen Keiles auf einer Höhe liegt. Sind beide Keile
an ihrer Basis gleich lang, so wird das Verhältnis der beiden Blondenöffnungen bei
einer Drehung der Scheibe stetig geändert.
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Es kann auch vorkommen, daß die durch den Meßwertwandler gesteuerten
Ströme nicht geradlinig, sondern nach einer nöheren Potenz, logarithmisch oder nach
einer e-Funktion sich verändern sollen. Auch diese Möglichkeiten sind gegeben, es
ist nur erforderlich, die Begrenzungslinien der Blendenschlitze nach diesen Bedingungen
höheren Grades auszubilden.
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In den Abbildungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Meßwertwandler
mit scheibenförmiger Blende in schematischer Darstellung; Fig. 2 einen Axnormal-Schnitt
durch das GErät vor der Blendenschelbe@...
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Fig. 3-6 verschiedene Abwicklungen des Randes der Blendenscheibe.
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In einem Gehäuse 1 ist eine Welle 2 gelagert, die an ihrem Ende einen
Ilagneten 12 trägt'. Konzentrisch zu dem Magneten 12 ist im Inneren des Gehäuses
ein Eisenring 3 fest angebracht. Koaxial zur Welle 2 ist ein topfförmiger Aluminiumzylinder
4 auf einer Welle 5 befestigt, die gesondert im Gehäuse gelagert ist. Der Zylinder
4 greift mit dem Ende seines zylindrischen Teiles in den ringförmigen Raum zwischen
den Magneten 12 und dem Eisenring 3 ein. An der dem Magneten 12 abgewandten Seite
trägt der Aluminiumzylinder eine Scheibe 6. Die Scheibe ragt mit ihrem Rand 16 über
die Außenwand des Zylinders 4 hinaus. Eine Spiralfeder 15 hält die Welle 5 in ihrer
Ruhelage. Außerhalb des Ringes 3 ist eine Lichtquelle 13 im Gehäuse angeordnet,
die unter Zwischenschaltung einer Blende 9 und der Scheibe 6 Lichtstrahlen auf einen
Widerstand 8 wirft. In dem Rand 16 ist eine Ausnehmung 7 ausgespart.
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Die Welle 2 wird über ein Getriebe oder direkt von einer äußeren'Kraft
aus angetrieben. Der rotierende Magnet 12 erzeugt usammen mit dem Ring 3 ein Wirbelfeld,
welches den mit seinem zylindrischen Teil in das Wirbelfeld eingreifenden Aluminiumtopf
4 mitzunehmen sucht. Dabei wird auf die Welle 5 ein Drehmoment ausgeübt, das durch
die Spiralfeder -1,5 aufgenommen wird. Diese Spiralfeder 15 zieht sich dabei zusammen,
erlaubt aber nur eine bestimmte festgelegte Drehung der-Weile, die von der Umdrehungsgeschwindigkeit
des Magneten 12 abhängt. Die mit dem Aluminiumtopf 4 verbundene Scheibe 6 deckt
den Strahlengang von der Lichtquelle 13 zu einem Fotowiderstand S ab und gibt je
nach der Drehung der Welle 5 einen mehr oder weniger großen Schlitz für den Durchtritt
der Strahlen frei. Zur seitlichen Begrenzung der Durchtrittsöffnung ist eine weitere
Blende 9 vorgesehen.
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Die Spalthöhe der Blende 9 muß mindestens der größten Breite der Blendenöffnung
7 entsprechen (Fig. 2); sie kann sich über die ganze Höhe des Scheibenrandes bzlr.
- wenn ein Zylindermantel als Blende dient - iiber die ganze Höhe des Zylindermanteis
erstrecken (Fig. 3 - 6). Die Spaltbreite der Blende 9 bleibt bei allen Drehzahlen
konstant.
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Die Änderung des Spaltquerschnittes 10 in Abhängigkeit von der Drehza'nl
wird infolgedessen ausschließlich durch die Form der Blendenöffnung 7 bestimmt.
Hit anderen Worten: die Gestaltung der Blendenöffnung 7 und die Widerstandsfaktoren
in Abhängigkeit vom Licht bestimnen den Wert des Widerstandes als Funktion der Drehzahl.
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In den Fig. 3 - 6- sind verschiedene Möglichkeiten der Gestaltung
der Blendenöffnung wiedergegeben. Die Blenden sind dabei als Abwicklungen von zylindrischen
Blenden dargestellt.
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Bei Fig. 3 enthält der Zylindermantel-zwei Öffnungen in Form gleichschenkliger
spitzer Dreieckes wovon die eine Öffnung auf der vorderen Halte des Zylindermantels,
die andere auf der hinteren Hälfte des Zylindermantels angeordnet ist. Beide arbeiten
zusammen mit dem Widerstand 8.
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In Fig. 4 ist die Öffnung 7 durch vier Öffnungen 7,17,27,37 ersetzt.
Jede Blendenöffnung arbeitet mit einem Widerstand zusammen, Diese. Widerstände sind
mit 8,18,28,38 bezeichnet.
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Normalerweise wird dabei jeweils nur ein Widerstand von einem Lichtstrahl
getroffen, so daß immer nur ein Steuersignal weitergegeben wurde Es ist aber auch
denkbar, daß zwei Widerstände zu gleicher Zeit vom Lichtstrahl getroffen werden,
daß also gleichzeitig zwei verschieaene Signale erzeugt werden.
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Eine Anordnung, bei der zwei Signale gleichzeitig erzeugt werden,
zeigt Fig. 5. Dort arbeitet die Blendenöffnung 7 zusammen, mit dem Widerstand 8,,
die Blendenöffnung 17 mit dem Widerstand 18. Bei der gerade dargestellten Stellung
der
Blende ist der- Öffnunsquerschnitt 10 für den Widerstand g sehr
groß, die oeffnung 20 für den Widerstand 18 se'nr klein.
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Entsprechend der verschiedenen Lichtmenge, die den beiden Widerständen
zugeteilt wird, werden daher auch ihre Widerstandswerte stark voneinander abweichen.
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Wie bereits weiter oben ausgeführt, ist die Erfindung nicht beschränkt
auf eine Steuerung, die sich direkt proportional mit der Drehzahl ändert. Die An
erdung kann auch nach einer höheren Potenz, logarithmisch oder nach einer e-Funktion
erfolgen. Die Öffnung 7 in Fig. 6 hat eine Form, die einer solchen Steuerung nach
einer Kurve höheren Grades entspricht.
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Die Vorrichtung kann in beliebiger Weise an rotierende Systene angekoppelt
werden und bewirkt dabei als Ist-Wert-Geber in einer elektrischen Regelschaltung
eine sehr genaue Einhaltung der Drehzahl.
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- Patentansprüche -