DE1962832C3 - Electromechanical oscillator for an electrical timer - Google Patents
Electromechanical oscillator for an electrical timerInfo
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Description
1. dadurch, daß der Schwerpunkt des Drehträgheitskörpers mit dem Drehmittelpunkt zusammenfällt,1. in that the center of gravity of the rotational inertia body coincides with the center of rotation,
2. dadurch, daß der Schwerpunkt auf einer geraden Linie bewegt wird, die senkrecht zu der Symmetrieachse Y verläuft. 5 2. characterized in that the center of gravity is moved on a straight line which is perpendicular to the Y axis of symmetry. 5
Wenn der Schwerpunkt mit dem Drehmittelpunki entsprechend dem Verfahren 1 zusammenfällt, übt die Schwerkraft keine Rückstellkraft auf den Vibrator aus, wodurch ein Lagefehler ausgeschaltet werden io kann. Es ist jedoch praktisch unmöglich, das Verfahren nach 1 durchzuführen, da bei einem derartigen Vibrator kein fester Drehmittelpunkt gegeben ist. Der Grund hierfür soll im folgenden an Hand der F i g. 3 erläutert werden. In diesem Falle wirkt lediglich auf 15 die Feder 2 ein Drehmoment, wodurch sich die Feder 2 zu einem kreisförmigen Bogen verformt, dessen Krümmungsradius R ist. Die ',"-Achse läuft in F i g. 3 parallel zu der Feder in Ruhestellung, und die V-Achse verläuft im rechten Winkel zu der K-Achse. *= Wenn die Verschiebung von G im Abstand /1 von dem Verbindungspunkt b in Richtung der .V-Achse und K-Achse 1 -Y bzw. A y beträgt, erhält manIf the center of gravity coincides with the center of rotation according to method 1, the force of gravity does not exert a restoring force on the vibrator, whereby a positional error can be eliminated. However, it is practically impossible to carry out the method according to FIG. 1, since there is no fixed center of rotation in such a vibrator. The reason for this is explained below with reference to FIGS. 3 will be explained. In this case, a torque acts only on the spring 2, as a result of which the spring 2 is deformed into a circular arc, the radius of curvature of which is R. The ', "axis in Fig. 3 runs parallel to the spring in the rest position, and the V-axis runs at right angles to the K-axis. * = If the displacement of G is at a distance / 1 from the connection point b in the direction of the .V-axis and K-axis 1 -Y or A y , one obtains
I .γ - fl(l-costf) AsinW, (1) -'. I.γ - fl (l-costf) AsinW, (1) - '.
1 1· = A(COSO-D-T (/- «sinfc»), (2) kraft erzeugte Drehmoment .hervorgerufenen Vn. quenzeinwirkungen sind in ihrer «rfsjfj"n rechten Seite und auf der linken Seite *'e « ;j F i g. c dargestellt ist, einander gleich, so daß se sich gegenseitig aufheben und keine Auswirkung auf die Frequenz haben. Die Bewegungsbahn des Schwer Punktes ergibt sich aus den Gleichungen (6) und (7) durch die folgende Gleichung (8>:1 1 · = A (COSO-DT (/ - «sinfc»), (2) force-generated torque. Caused Vn. Frequency effects are in their « r f s jfj" n right side and on the left side * ' e «; j Fig. c are equal to each other, so that they cancel each other out and have no effect on the frequency.The trajectory of the center of gravity is obtained from equations (6) and (7) by the following equation (8> :
(3 Λ -/)
3 </ 2 Λ)(3 Λ - /)
3 </ 2 Λ)
χ-χ-
(8)(8th)
Damit sveh der Schwerpunkt geradlinig bewegt, muß der Koeffizient von .y2 der Gleichung (8) Null werden. Dies wird erreicht, wennIn order for the center of gravity to move in a straight line, the coefficient of .y 2 of equation (8) must become zero. This is achieved when
n-A - - (9)n-A - - (9)
3/13/1
ft = -
θ 'ft = -
θ '
cos<y = 1 -cos <y = 1 -
sin© =- θ sin © = - θ
β1 θχ
2! 4! β 1 θ χ
2! 4!
6!6!
<3>< 3 >
Vernachlässigt man in den Gleichungen (4) und (5) Glieder über der vierten Potenz von Θ und führt man die Gleichungen (3), (4) und (5) in die Gleichungen (1) und (2) ein, so ergibt sichIf one neglects terms above the fourth power of Θ in equations (4) and (5) and introduces equations (3), (4) and (5) into equations (1) and (2), the result is
-C-C
(6)(6)
(7)(7)
4545
Da θ bedeutend kleiner als 1 ist, ist der Fehler, der sich durch das Fortlassen der obenerwähnten höheren Glieder ergibt, äußerst klein. Wie aus den Gleichungen (6) und (7) hervorgeht, existiert kein Punkt, an dem I .ν und . 1 r gleichzeitig Null werden.Since θ is significantly less than 1, the error resulting from the omission of the above-mentioned higher terms is extremely small. As can be seen from equations (6) and (7), there is no point at which I .ν and. 1 r become zero at the same time.
In den F i g. 4a, 4b und 4c ist angenommen worden, daß die Länge der Feder unendlich ist und daß die Bewegungsbahn des Schwerpunktes G durch eine gerade Linie dargestellt wird. In den F i g. 4a und 4b ist ein Fall dargestellt, bei dem die Schwingungssymmetrieachse Y in der Gravitationsrichtung liegt (die durch den Pfeile angedeutet ist). In diesem Fall *<■ wird durch die Schwerkraft kein Moment erzeugt, wenn sich der Massenschwerpunkt G auf Grund der unendlichen Länge des Drehradius geradlinig bewegt, und dementsprechend tritt keine Frequenzänderung ein. δ:In the F i g. 4a, 4b and 4c it has been assumed that the length of the spring is infinite and that the trajectory of the center of gravity G is represented by a straight line. In the F i g. 4a and 4b show a case in which the oscillation symmetry axis Y lies in the gravitational direction (which is indicated by the arrows). In this case * <■ no moment is generated by gravity when the center of gravity G moves in a straight line due to the infinite length of the turning radius, and accordingly no frequency change occurs. δ :
F i g. 4c zeigt einen Fall, bei dem die Vibrationsachse gegen die Richtung der Schwerkraft um einen Winkel λ geneigt ist. Die durch das durch die SchwerF i g. 4c shows a case in which the axis of vibration against the direction of gravity by a Angle λ is inclined. The through the through the hard
Die Gleichung (9) gibt somit die Bedingung an, unter der ein Lagefehler ausgeschaltet wird.Equation (9) thus specifies the condition under which a position error is eliminated.
Im praktisch Fall, wenn sowohl ein Moment als auch eine Biegekraft auf die Feder 2 wirken, ist die Gleichung (9) nicht vollständig erfüllt, jedoch wird der Abstand A zwischen dem Verbindungspunkt h und dem Schwerpunkt G durch ein Drittel der Länge / der Feder 2 angenähert. Praktische Versuche zeigten, daß A am günstigsten zwischen -ς und-r-gewählt wird. < Zum Beweis der obigen Angaben sollten die folgenden Messungen durchgeführt werden. In den Fig. 5 a und 5b ist der Drehträgheitskörper, der aus den Massen 4 und 5 und dem Arm 3 besteht, mittels eines Zapfens mit der Feder 2 verbunden, die ihrerseits mittels eines weiteren Zapfens bzw. Stiftes mit der Platte 6 verbunden ist. Der Lagefehler n, des in F i g. 5 gezeigten Vibrators ändert sich in Abhängigkeit von dessen Lage \ sinusförmig, wie dies F i g. 6a zeigt. In Fig. 6a sind mehrere sinusförmige Kurven mit verschiedenen Werten für den Paramter A dargestellt. Aus der Beziehung zwischen η und n, wie sie in F i g. 6a dargestellt ist, kann die Bedingung erhalten werden, um η = O zu erreichen. Nach F i g. 6a tritt im beschriebenen Fall des Vibrators nach F i g. 5 ein maximaler Wert von η in zwei Stellungen, einer oberen und einer unteren Stellung auf, wobei angenommen werden soll, daß sich die Masse 4 in der oberen Stellung gerade über der Masse 5 und sich die Masse 4 in der unteren Stellung unter der Masse 5 befinden soll.In the practical case, when both a moment and a bending force act on the spring 2, the equation (9) is not completely fulfilled, however the distance A between the connection point h and the center of gravity G becomes one third of the length / of the spring 2 approximated. Practical tests have shown that A is most favorably chosen between -ς and -r-. < To prove the above, the following measurements should be taken. In FIGS. 5 a and 5 b, the rotational inertia body, which consists of the masses 4 and 5 and the arm 3, is connected by means of a pin to the spring 2, which in turn is connected to the plate 6 by means of a further pin or pin. The positional error n, the one shown in FIG. 5 changes depending on its position \ sinusoidal, as shown in FIG. 6a shows. Several sinusoidal curves with different values for parameter A are shown in FIG. 6a. From the relationship between η and n, as shown in FIG. 6a, the condition can be obtained to achieve η = O. According to FIG. 6a occurs in the described case of the vibrator according to FIG. 5 shows a maximum value of η in two positions, an upper and a lower position, whereby it should be assumed that the mass 4 in the upper position is just above the mass 5 and the mass 4 is in the lower position below the mass 5 should be located.
F i g. 6b zeigt eine graphische Darstellung, in der die Beziehung zwischen A und dem Lagefehler /1 η = I dargestellt ist, worin wie bei F ig. Ία h den Abstand zwischen dem Schwerpunkt G des Drehträgheitskörpers und dem Punkt h der Feder 2 bedeutet. Die in den F i g. 6a und 6b gezeigten Werte wurden durch Messungen an dem in den Fig. 5a und 5b gezeigten Oszillator erhalten, dessen Feder eine Länge von 47,5 mm aufwies und der eine Frequenz von 16,7 Hertz besaß.F i g. 6b shows a graph in which the relationship between A and the position error / 1 η = I is shown, in which, as in FIG. Ία h means the distance between the center of gravity G of the body of inertia and the point h of the spring 2. The in the F i g. The values shown in FIGS. 6a and 6b were obtained by measurements on the oscillator shown in FIGS. 5a and 5b, the spring of which had a length of 47.5 mm and which had a frequency of 16.7 Hertz.
Aus der graphischen Darstellung der F i g. 6 b ist zu entnehmen, daß ein Lagefehler nur dann ausgeschaltet werden kann, wenn (im speziellen Fall) A = 16 mm erreicht wird. Natürlich ändern sich die Neigung der Kurve und der Punkt, an dem der Lagefehler Null wird, entsprechend der Größe der Masse, der Länge des Armes und der Länge der Feder. WennFrom the graphic representation of FIG. 6 b it can be seen that a position error is only eliminated can be achieved if (in the special case) A = 16 mm is reached. Of course they change Slope of the curve and the point at which the position error becomes zero, according to the size of the mass, the length of the arm and the length of the spring. When
Jer Trägheitskörper mit der Mittellinie K der Feder 2 iils horizontale Drehachse gedreht wird, ist es notwendig, daß der Schwerpunkt C auf der Mittellinie K der Feder 2 liegt, um den Lagefehler Null werden zu lassen. Aus der obigen Messung ergibt sich, daß ein Lagefehler ausgeschaltet werden kann, wenn der Schwerpunkte, des Drehträgheitskörpers auf der Drehsymmetrieachse Λ/, vorzugsweise auf der Mittellinie A' der Feder 2, liegt und um ungefähr ein Drittel der wirksamen Länge / der Feder von einem Ende b der Feder 2 entfernt angeordnet ist.Jer the inertia body is rotated with the center line K of the spring 2 in the horizontal axis of rotation, it is necessary that the center of gravity C lies on the center line K of the spring 2 in order to make the position error zero. The above measurement shows that a positional error can be eliminated if the center of gravity of the body of inertia is on the axis of rotational symmetry Λ /, preferably on the center line A 'of the spring 2, and by about a third of the effective length / of the spring from one End b of the spring 2 is arranged away.
In den F i g. 7a und 7b ist eine Ausführungsform eines Normaloszillators für einen elektrischen Zeitgeber gezeigt, wobei der Oszillator zur Ausschaltung eines am Punkte α in F i g. 2 erzeugten Momentes aus einem links liegenden Oszillatorteil 1, bei dem der Drehträgheitskörper mit den Massen 4 und 5 und dem Arm 3 mit der Feder 2 im Punkt b verbunden ist. und einem rechts liegenden Oszillatorteil Γ besteht, bei dem der Drehträgheitskörper mit den Massen 4 und 5' und dem Arm 3' mit der Feder 2' im Punkt b verbunden ist. Die beiden Oszillatorteile sind symmetrisch in bezug auf die Z-Achse an der Platte 6 befestigt und schwingen in derselben SchwingungsebeneIn the F i g. 7a and 7b show an embodiment of a normal oscillator for an electrical timer, the oscillator for switching off a signal at point α in FIG. 2 generated moment from an oscillator part 1 on the left, in which the rotational inertia body is connected to the masses 4 and 5 and the arm 3 with the spring 2 at point b . and a right-hand oscillator part Γ, in which the rotational inertia body is connected to the masses 4 and 5 'and the arm 3' with the spring 2 'at point b . The two oscillator parts are attached symmetrically with respect to the Z-axis on the plate 6 and oscillate in the same plane of oscillation
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (2)
starren Arm verbundenen Massen' bestehenden Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 an-Trägheitskörper, der an einem zwischen den Massen io gegebene Erfindung gelöst. Ein erfindungsgemäßer liegenden Punkt mit dem anderen Ende der Feder elektromechanischer Oszillator weist den Vorteil auf, verbunden ist, wobei die Feder in einer Ebene daß er mit verhältnismäßig niedrigen Frequenzen, symmetrisch um eine in dieser Ebene liegende d. h. mit Frequenzen von einigen zehn bis zu einigen Symmetrielinie schwingen kann, ti :< durch ge- hundert Hertz, betrieben werden kann, ohne daß er kennzeichnet, daß der Trägncitskörper 15 einen Lagefehler aufweist. Auf Grund der erreichbaren (3, 4, 5) mit dem freien Ende der Feder (2) so niedrigen Frequenz des erfindungsgemäßen Oszillators verbunden ist, daß sein Schwerpunkt (C) im Ruhe- werden die Einrichtungen zur Umwandlung der zustand des Oszillators auf der Symmetrielinie (Af) Schwingbewegung in eine Drehbewegung, d. h. die von seinem Verbindungspunkt (b) mit dem freien Übertragung auf eine Anzeigevorrichtung, in der Ende der Feder in einem Abstand (Λ) zu liegen ao Ausgestaltung vereinfacht und in der Herstellung verkommt, der zwischen einem Drittel und weniger billigt. Auf diese Weise wird die Verwendung des erals der Hälfte der Länge (/) der Feder liegt (F i g. 2). findungsgemäßen Oszillators zur Verhinderung von1. Electromechanical oscillator for a 5 The present invention is therefore based on the electrical timer with at least one to give an electromechanical oscillator its one end held spring as oscillating with a high Q value for an electrical timer of the element and one of two by one that is completely free of positional errors.
rigid arm connected masses' existing This object is achieved by the inertia body in claim 1, the invention given on a between the masses io. An inventive lying point with the other end of the spring electromechanical oscillator has the advantage of being connected, the spring being in a plane that it is at relatively low frequencies, symmetrically about a line lying in this plane, ie with frequencies from a few tens to a few symmetry lines can oscillate, ti: <by a hundred Hertz, can be operated without it indicating that the support body 15 has a positional error. Due to the achievable (3, 4, 5) with the free end of the spring (2) so low frequency of the oscillator according to the invention is connected that its center of gravity (C) at rest, the means for converting the state of the oscillator on the symmetry line (Af) oscillating movement in a rotary movement, ie that of its connection point (b) with the free transfer to a display device, in the end of the spring at a distance (Λ) to be ao simplified design and deteriorates in the production of between a third and approve of less. In this way, the use of the eral is half the length (/) of the spring (Fig. 2). inventive oscillator to prevent
weiligen Massen (4, 5; 4', 5') liegenden Punkt ver- 30 F i g. 1 eine Ansicht eines bekannten U-förmigen bunden ist (Fig. 7a, 7b). Oszillators,2. Electromechanical oscillator after location errors and to achieve a high gear claim 1, characterized by two symmetrical accuracy also economically acceptable in clocks, mutually arranged support bodies (3, 4, 5; 35 An expedient and advantageous embodiment 3 ', 4', 5 ') and by a U-shaped bent, in the invention can be found in the dependent claim, its U-bend centrally held spring (2, 2'), in the following the invention is to be closer to hand with their free leg ends each one of the in The embodiment shown in the drawing Y Inertia body will be explained at one between each of these. In the drawing shows
temporary masses (4, 5; 4 ', 5') lying point 30 F i g. 1 is a view of a known U-shaped bond (Fig. 7a, 7b). Oscillator,
Feder als schwingendes Element und einem aus zwei 40 Fig. 6a und 6b die Ergebnisse, die an dem erdurch einen starren Arm verbundenen Massen be- findungsgemäßen Vibrator gemessen wurden,
stehenden Trägheitskörper, der an einem zwischen F i g. 7a und 7b eine Draufsicht und einen Schnittmechanical oscillator for an electrical time section through a test oscillator for further transmitters with at least one explanation of the principle according to the invention held at its end,
Spring as a vibrating element and one of two 40 Fig. 6a and 6b the results that were measured on the masses according to the invention connected to it by a rigid arm,
standing inertial body, which is attached to a between F i g. 7a and 7b show a plan view and a section
Symmetrielinie schwingen kann. Es ist bekannt, daß bei einem herkömmlichenthe point lying on the ground with the other end by an embodiment of an oscillator which is connected as the spring, the spring being applied in a time base in an electric timer plane symmetrically about a plane lying in this plane.
Line of symmetry can swing. It is known that in a conventional
den Lagefehler gleich Null werden lassen, was bei F i g. 2 zeigt eine graphische Darstellung verschie-It is already known that e.g. B. a tuning fork U-shaped vibrator as shown in FIG. 1 is shown. with their high Q-value, as far as the accuracy of the pivot points of the masses 1 is concerned, are significantly better than a restlessness with a third of the total length of the springs 2, and that their low Q-value is; on the other hand, the frequency of the vibrator could be changed in accordance with its position in the gravitational field with the unrest operated at a low frequency,
let the position error be equal to zero, which in FIG. 2 shows a graphic representation of different
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19691962832 DE1962832C3 (en) | 1969-12-15 | 1969-12-15 | Electromechanical oscillator for an electrical timer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19691962832 DE1962832C3 (en) | 1969-12-15 | 1969-12-15 | Electromechanical oscillator for an electrical timer |
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DE1962832A1 DE1962832A1 (en) | 1971-06-24 |
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DE1962832C3 true DE1962832C3 (en) | 1974-02-28 |
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DE (1) | DE1962832C3 (en) |
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1969
- 1969-12-15 DE DE19691962832 patent/DE1962832C3/en not_active Expired
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |