DE2027760C3 - Taktgeberanordnung für rotierende Magnetspeicher - Google Patents

Description

Lichtschranke gedacht worden. Bei einer solchen 20 Taktgeberanordnung ist eine Lichtquelle derart an-

Die Erfindung betrifft eine Taktgeberanordnung geordnet, daß ein Lichtstrahl durch Schlitze der Ifür rotierende Magnetspeicher, bestehend aus einer Taktgeberscheibc auf einen Fotodetektor fällt, wähgcmeinsam mit dem Magnetspeicher rotierenden rend beim Durchlauf eines Zahns kein Licht auf den Scheibe mit Schlitzen am Umfang, einem ein stati- Fotodetektor fällt. Der Fotodetektor gibt dann bei sches Feld erzeugenden Magneten, insbesondere Per- 25 Durchgang eines Schlitzes einen Impuls ab, der als manentmagneten, dessen Streufeld den Umfang der Taktimpuls verwertet wird. Bei solchen Taktgeberan-Scheibe erfaßt, und einer mit dem Magneten gekop- Ordnungen hängt die Schaltgenauigkeit einerseits von pelten Spule. der konstanten Intensität des Lichtes ab, die sowohl

Solche Taktgeberanordnungen sind bekannt (briti- durch Spannungsschwankungen als auch durch Altesche Patentschrift 909 929; »Nachrichtentechnische 30 rung der Lampe beeinträchtigt werden kann, aber Fachberichte«, Beiheft der NTZ, Bd. 4, 1956, S. 126 auch von äußeren Störungen etwa durch Ansamm- und 127). Diese bekannten Taktgeberanordnungen lung von Staub oder das momentane Eindringen eines beruhen darauf, daß der magnetische Widerstand im Staubteils. Darüber hinaus weist ein Fotodetektor Streufeld des Permanentmagneten beim Durchgang noch den Nachteil auf, daß er nicht sehr stabil ist eines Schlitzes der Scheibe höher ist als beim Durch- 35 und verhältnismäßig schwache Signale liefert.
gang des Scheibenmalerip's, und durch die entspre- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

chende Änderung des magnetischen Flusses wird in Taktgeberanordnung der eingangs genannten Art so der Spule ein Impuls induziert. Die mit einsr solchen auszubilden, daß einerseits Signalstärken erreicht Taktgeberanordnung erzeugten Impulse sind zwar werden, wie sie beim Induktionssystem erzielbar kräftiger als die durch magnetisch gespeicherte Takt- 40 sind, andererseits aber die Nachteile des bekannten spulen erzielbarcn Impulse, vor allem bei höheren Induktionssystems nicht auftreten, und diese Auf-Impulsfolgefrequenzen in der Größenordnung von gäbe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die MHz sind jedoch stärkere Impulse erwünscht, so daß Scheibe aus einem elektrisch gut leitendem Werkstoff vor allem bei Magnetplattenspeichern dieses Prinzip besteht und der Magnet und die damit gekoppelte bereits seit langer Zeit nicht mehr angewandt wird. 45 Spule auf verschiedenen Seiten der Scheibe angeord-Es sind deshalb Taktgeberanordnungen bekannt- net sind.

geworden, die auf dem Prinzip der magnetischen In- Ein grundsätzlich gleichartig aufgebauter Taktgc-

duktion beruhen (»Nachrichtentechnische Fachbe- ber ist für die Elektronik von Ottomotoren bereits richte«, Beiheft der NTZ, Bd. 4, 1956, S. 46 bis 50; bekannt (USA.-Patentschrift 3 161 803). Wegen der USA.-Patentschrift 3 230 607; »Journal of Scientific 50 unterschiedlichen Impulsfolgefrequenz bei Verbren-Instrumenls«, Bd. 31, Oktober 1964, S. 357 bis 360). nungskraftmaschinen einerseits und rotierenden Malm Prinzip bestehen derartige Taktgeberanordnun- gnetspeichern andererseits ist es jedoch als überragen aus magnetisch gemachten Zähnen am Umfang sehend anzusehen, daß gleichartige Taktgebcranordder rotierenden Scheibe und einer stationären Auf- nungen in beiden Fällen brauchbar sind,
nahmcspule, in deren Luftspalt die magnetisierten 55 Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher Bereiche der Scheibe laufeii. Diese Konstruktion er- erläutert werden; es zeigt

gibt etwas kräftigere Signale, wirklich zufriedenstel- Fig. I eine perspektivische Ansicht eines Magnetlende Signalamplituden werden jedoch nur erreicht, plaltenspeichers mit erfindungsgemäßer Taktgeberwenn der Umfang der Scheibe mit Permanentmagne- anordnung,

ten besetzt ist, die ein kräftiges Magnetfeld erzeugen. 60 Fig. 2 perspektivisch eine Ausführungsform einer Solche Permanentmagnete bringen jedoch bei den erfindungsgemäßen Taktgeberanordnung,
vor allem bei Magnetplattenspeichern üblichen ho- Fig. 3 A bis 3D Tcilschnitte durch einen erfin-

hcn Drehzahlen mechanische Probleme mit sich, ins- dungsgemäßen Taktgeberkopf in verschiedenen Herbesondere besteht die Gefahr, daß die Magnete von stcllungsstufen und
der Scheibe abgeschleudert werden. 65 Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in

Es sind deshalb Taktgeberanordnungcn verwendet F i g. 3 D.

worden, die aus einer mit Schlitzen versehenen und Der Hauptkörper 11 des in der Zeichnung darge-

rotiercnden Scheibe aus elektrisch gut leitendem stellten Taktgebers besteht aus einem festen, jedoch

leichten Werkstoff, ζ. B. Kunststoff, und es sind zwei Anschlüsse 12 vorgesehen, die aus dem hinteren Teil des Körpers herausragen und fest in diesen eingebettet sind. Diese beiden Anschlüsse 12 dienen als Ausgangsklemmen. Im oberen Teil des Hauptkörpers ist ein permanenter Stabmagnet 13 angeordnet und im uateren Teil eine Aufnahmespule 14 im Abstand von dem unteren Ende des Dauermagneten. Die Aufrahmespule enthält einen Kern 15 und eine Drahtspule 16, die auf fien Kern gewickelt ist, wobei die beiden Enden der Spule an die beiden Ausgangsanschlüsse 12 herausgeführt sind. In dem Hauptkörper ist zwischen dem unteren Ende des Dauermagneten und dem oberen Ende des Kerns 15 der Aufnahmespule 14 eine Aussparung oder ein Schlitz 17 vorgesehen, der an den äußeren Rand einer Aluminiumscheibe 18 ties sich drehenden Piattenstapels 19 angepaßt ist. In dem Scheibenpaket sind mehrere SchaJtschlitze 12 vorgesehen, die im Verhältnis zur Größe des Dauermagneten 13 und der Aufnahmespule 14 so dimensioniert sind, daß sie in dem Raum zwischen dem Magneten und der Spule eine merkliche Unstetigkcilsstelle bzw. Unterbrechung bilden, wenn der Schlitz durch den Taktgeber läuft.

Der Taktgeber arbeitel mit dem sich drehenden Plattenstapel wie folgt zusammen. Im unbetätigten Zustand, d. h., wenn die Scheibe in dem Spalt zwischen dem Dauermagneten 13 und der Aufnahmespule 14 stillsteht, übt der Dauermagnet keine Wirkung auf die Aufnahmespule aus, und es wird an dieser Ausgangsspule kein Ausgangssignal erzeugt. Wenn sich die Scheibe 18 mit der für diese Anordnung normalen Drehzahl, z.B. 1500 Umdrehungen/ min, dreht, läuft die Scheibe 18 unter dem Ende des Dauermagneten 13 durch, und sie durchläuft somit das Magnetfeld des Magneten. Wenn dieses Magnetfeld mit einer solchen hohen Geschwindigkeit geschnitten wird, werden in der Oberfläche der sich drehenden Aluminiumscheibe Wirbelströme induziert, und die induzierten Wirbclströme haben unter der Voraussetzung, daß die Geschwindigkeit der Scheibe im wesentlichen konstant ist, eine konstante Amplitude. Diese Wirbelströme in der Scheibe 18 erzeugen ihrerseits ein Magnetfeld, das durch den Kern 15 der Aufnahmespulc 14 verläuft, die direkt unter dem Rand der Scheibe angeordnet ist. Solange die Scheibengeschwindigkeit konstant ist und die Wirbelströme konstant sind, ist das hierdurch erzeugte Magnetfeld konstant oder unverändert, und in der Aufnahmespule 14 weiden keine Ströme induziert. Zu dem Zeilpunkt, zu dem ein Schlitz 21 durch das Magnetfeld des Dauermagneten 13 läuft, wird jedoch wegen der Unterbrechung in der Scheibe, die durch den Schlitz gebildet wird, eine plötzliche Änderung in den induzierten Wirbelströmen hervorgerufen, und diese plötzliche Änderung der Wirbelströme führt zu einer schnellen Änderung des durch diese Wirbelströme erzeugten Magnetfeldes. Dieses sich ändernde Magnetfeld bewirkt einen sich ändernden Fluß in dem Kern 15 und ein Schneiden der Windungen in der Aufnahmespule durch den Fluß des Magnetfeldes, wodurch in der Spule ein Signal induziert und an den Ausgangsklemmen 12 ein Ausgangssignal erhalten wird. Sobald der Schlitz 21 aus der Umgebung des Magnetfeldes des Magneten 13 herausgeführt worden ist, kehren die Wirbelströme in der Scheibe 18 zu einem stetigen Zustand oder einem Normalwert zurück, wodurch bewirkt wird, daß das durch sie hervorgerufene Magnetfeld gleichfalls zu einem Dauerzustandswert zurückkehrt, wodurch der ι η der Aufnahmespule 14 induzierte Strom ^bee"^d* ™£ Der von der Aufnahmespule abgegebene Ausgangsimpuls ist damit beendet. Somit erhalt man.durchjeden Schlitz 21 auf dem Umfang der steh drehenden Scheibe 18 einen Ausgangsimpuls vor. der Aufnan-

^m Dkser einfache Ausgangsimpuls kann durch eine äußerst einfache Art von Impulsdetektor, der an die beiden Ausgangsklemmen angeschlossen ist, festgestellt oder weiterverarbeitet werden. Fur den Dauermagneten 13 ist keine Eingangsenergie erforderlich, und die sich drehende Scheibe 18 dient in der Tat dazu, ihre eigenen Schaltsignalausgange in dem Ausgang der Aufnahmespule des Taktgebers *u induzieren. Die Wirkung, die die Schlitze auf den Taktgeber ausüben, wird nicht durch Staub oder Schmutzteilchen, die sich in den Spalten bilden beeinflußt wo_ao bei natürlich vorausgesetzt ist, daß d.e Störungen nicht von einer solchen Art sind, daß sie die Wirbel· stromänderungen verhindern, die notwendig sind um die Flußlinienänderung durch die Aufnahmespule zu

erzeugen.

Die Amplitude der in der Scheibe induzierten Wirbelströme ist von der Geschwindigkeit abhängig, mit der sich die Scheibe durch das Magnetfeld dreht, und die an dem Ausgang der Aufnahmespule auftretende Amplitude ist somit proportional zu der Geschwindigkcit der Scheibe. Diese Ausgangsamplitude kann als rohes Maß für die Drehzahl der Scheibe verwandt werden.

Der in dem Taktgeber verwandte Dauermagnet kann durch eine Spule ersetzt werden, auf die von einer Eingangsenergieque:lle ein Gleichstrom gegeben wird, um die gewünschte Stärke des Dauermagnctfeldes zu erzeugen; der Dauermagnet stellt jedoch eine vorzugsweise Ausführungsform dar, da durch das elektronische Rauschen, das in einer Gleichstromspule auftritt, ein magnetisches Rauschen erzeugt wird, das zu einem unerwünschten Rauschen in dem Ausgangskreis führt.

Bei einem bevorzugten Herstellungsverfahren für den neuen, erfindungsgemäßen Taktgeber wird zuerst der Hauptkörper 11 aus einem Stück hergestellt, in den die beiden Ausgangsklemmen 12 eingebettet sind. Der Dauermagnet 13 und die Aufnahmespulc 14 mit dem Kern 15 werden sodann in einem in dem Hauptkörper ausgesparten Teil 22 festgeklebt. Die beiden Enden 23 der Aufnahmcspule 14 werden sodann mit den beiden Ausgangsklemmen 12, z.B. durch Löten, verbunden. Der ausgesparte Teil 22 des Hauptkörpers wird sodann mit einem geeigneten Füllmaterial 24, wie etwa Epoxyharz, gefüllt, so daß der Magnet 13 und die Aufnahmespule 14 fest darin eingebettet sind, und dann läßt man das Epoxyharz aushärten, so daß eine feste Einheit gebildet wird, die sich aus dem Kunststoffgrundteil 11, dem Magneten 13. der Aufnahmespule 14 und dem ausgehärteten Epoxyharz zusammensetzt. Nachdem die Anordnung ausgehärtet ist, wird in die Stirnfläche zwischen dem Magneten 13 und dem Ende der Aufnahmespule ein Schlitz oder eine Aussparung 17 eingel'räst. Durch dieses Vorform- und Fräsvei fahren wird eine sorgfältig dimensionierte Aussparung oder ein sorgfältig dimensionierter Schlitz zusammen mit sehr genauen Toleranzen zwischen dem Taktgeber und der sich drehenden Scheibe ermöglicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Werkstoff und zwei Spulen auf verschiedenen Seiten

   Patentanspruch: der Scheibe bestehen, von denen eine mit Wechsel

   strom gespeist wird. Wenn sich ein Zahp zwischen

   Taktgeberanordnung für rotierende Magnet- den beiden Spulen befindet, sind diese nur schwach speicher, bestehend aus einer gemeinsam mit dem 5 gekoppelt, so daß in der zweiten Spule praktisch kein Magnetspeicher rotierenden Scheibe mit Schlitzen Wechselstrom induziert wird; geht jedoch ein Schlitz am Umfang, einem ein statisches Feld erzeugen- durch, sind die beiden Spulen voll gekoppelt und in den Magneten, insbesondere Permanentmagne- der zweiten Spule wird ein Wechselstrom induziert, ten, dessen Streufeld den Umfang der Scheibe er- der ein Signal liefert. Ein solcher Taktgeber hat den faßt, und einer mit dem Magneten gekoppelten io Nachteil, daß ein Oszillator für die erste Spule benö-Spule, dadurch gekennzeichnet, daß tigt wird und am Ausgang der zweiten Spule ein die Scheibe aus einem elektrisch gut leitenden Wechselspannungsdetektor benötigt wird. Überdies Werkstoff besteht und der Magnet und die damit ist die Signalamplitude bei diesem System auch vergekoppelte Spule auf verschiedenen Seiten der hältnismäßig schwach.

   Scheibe angeordnet sind. 15 Die Nachteile dieser bekannten Taktgeberanord

   nungen haben dazu geführt, daß nach von der magnetischen Induktion unabhängigen Systemen ge-

   sucht wurde, insbesondere ist an das Prinzip der