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Impulsgeber zur Abgabe ven Vorwärts- und Rückwärtsimpulsen Die Erfindung
betrifft einen Impulegeber zur Abgabe von Vorwärts- und Rückwärtsimpulsen zwecks
Ermittlung des Drehsinns und der Drehzahl einer umlaufenden Welle unter Verwendung
von magnetisch hetätigbaren Kontakten. Sie bezieht sich insbesondere auf Impulsgeber,
die in Verbindung mit fernanzelgenden Filmzählern eingesetzt werden.
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In der Filmaufzeichnungs- und Filmwledergabetechnik beispielsweise
werden mechani@che oder elektronisebe Vorwärts-und Rückwärtszähler verwendet, mit
deren Hllfe die Länge des durch eine Aufzeichnungs- oder Wiedergabeapparatur gelaufenen
Films ermittelt wird. Ein derartiger Filmzähler besitzt zwei getrennte Eingänge,
über die sein Vorwärts- bzw. sein Rückwärtslauf mittels elektrischer Vorwärts- bzw.
Rückwärtsimpulse gesteuert wird. Die für die Steuerung erferderlichen Impulse müssen
von den sich im Betrieb befindlichen Laufwerken der Aufzeichnungs- oder Wiedergabeapparatur
abgenommen werden. Diesem Zweck dient ein Impulageber, der die Umdrehungszahlen
des angeschlessenen Filmlaufwerkes erfaßt und sie je nach dessan Drehsinn in Form
von Vorwärts- oder Rückwärtsimpulsen an den Filmzähler weitergibt. Imgu@sgeber und
Filmzähler können dabei räumlich voneinander getrennt @ein. Der Filmzähler steuert
seinerseits ein mehrstell@ges Anzeigegerät, das im Mischpult der Apparatur, neben
dem Monitor oder unter der @einwand angeordnet ist.
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Es ist bekannt, zur periodischen Auslösung von elektrischen Impulsen
einen mit einer Welle umlaufenden Magneten zu verwenden, der einen magnetisch betätigbaren
Kontakt, z. B. einen sogenannten Reed-Kontakt, periodisch
öffnet
und schließt. Die Frequenz der abgegebenen Impulse ist dabei proportional der Drehzahl
der Welle. Eine derartige Einrichtung besitzt jedoch den Nachteil, daß sich anhand
der Impulse keine Aussage Über den Drehsinn der Welle gewinnen läßt, da in beiden
Drehrich-tungen gleichermußen Impulse ausgelöst werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Impuls geber mit zwei
Ausgängen zu schaffen, der entsprechend der 1)-rehzahi einer umlaufenden Welle elektrische
Impulse @ auslöst oder abgibt, die je nach Drehrichtung an dem einen Ausgang als
Vorwartsimpulse oder an dem anderen Ausgang als Rückwartsimpulse erscheinen. Solange
der Impuisgeber Vorwärtsimpulse auslöst, sollen keine Rückwärtsimpulse ausgo@öst
werden, und umgekehrt. Der Impulsgeber soll einen einfachen mechanischen Aufbau
aufweisen und attbh nach Langer Betriebsdauer noch sicher arbeiten.
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Der Impulsgeber gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch mindestens
einen aufgrund der Drehbewegung der Welle umlaufenden Magneten, durch einen ersten
itnd einer znlei.
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ten fest angeordneten, von dem Magnete betätigbaren Kontakt zur Auslösung
der Vorwärts- bzw. der Rückwärtsimpulse und durch eine zwischen dem oder den Magneten
und den Kuntakten angeordnete, von der Welle bis zu Anschlägen mitnahmbare Abschirmung,
die in der ersten Anschlagstellung den ersten Kontakt und in der zweiten Anschlagstellung
den zweiten Kontakt magnetisch abschirmt.
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Eine weitere Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäß gekennzeichnet
durch mindestens zwel fest angeordnete Magnete, durch einen ersten und einen zweiten
fest angeord-@eten, von den magneten betätigbaren Kontakt zur Auslösung der Vorwärts-
bzw. Rückwärtsimpulse, durch sine zwischen den magneten und den Kontakten angeordnete,
von der Welle bis zu Anschlägen mitnehmbare Abschirmung, die in der erstern
Anschlag
stellung den ersten Kontakt und in der zweiten Anschlagstellung den zweiten Kontakt
magnetisch abschirmt, und durch eine aufgrund der Drehbewegung der Welle umlaufende
weitere Abschirmung, die den in jeder An-Fchlagætellung nicht abgeschirmten Kontakt
bei jedem Umlauf mindestens einmal abschirmt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung, bei der eine phasengleiche Lage
der Vorwärts- und der Rückwärtsimpulse erreicht wird, ist gekennzeichnet durch zwei
Magneten, die in bezug aufeinander parallel zur Achsrichtung der Welle deiart versetzt
angeordnet sind, daß durch den ersten Magneten nur der erste Kontakt und durch den
zweiten Magnc nu L' zweite Kontakt betätigbar ist.
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Bei der ersten Lösung kann der erste Magnet und gegebenenfalls auch
der zweite Magnet und bei der zweiten Lösung kann die weitere Abschirmung direkt
an der Welle befestigt sein. - In einer weiteren AuEbildung der Erfindung ist für
die Befestigung der beiden Magnete bzw. der weiteren Abschirmung die Ausgangsachse
eines Getriebes, vorzugsweise eines Untersetzungsgetriebes, vorgesehen. Die erste
Abschirmung wird also bei dieser Ausbildung von der gegenüber der Ausgangsachse
schneller laufenden Welle in ihre klschlagstellung gebracht, so daß die Freigabe
des ersten Kontakts statt des zweiten Kontakts, oder umgekehrt, sehr schnell erfolgt
und keine Impulse verlorengehen. Bei dieser Ausbildung der Erfindung sollte die
Welle durch die Ausgangsacbse des Getriebes hindurchgeführt sein.
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Die Abschirmung, die vorzugsweise durch eine Rutschkupplung auf der
Welle befestigt ist, kann als Halbzylinder ausgebildet sein, der aus einem magnetisierbaren
Material, z. B. aus einem dünnen Eisenblech, besteht. Die weitere Abschirmung kann
dagegen aus zwei magnetisierbaren, aufeinandergesetzten und um 180° gegeneinander
versetzten Halbzylindern bestehen.
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Um beim Drehrichtungswechsel phasenrichtige Impulsfolgen zu erhalten,
sollten beide Magnete in einer Ebene mit der Welle bzw. mit der Ausgangsachse des
Untersetzungsgetriebes angeordnet sein.
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In einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind vier aufgrund der
Drehbewegung der Welle umlaufende Magnete vorgesehen, die bezüglich der Welle bzw.
bezüglich der Ausgangsachse des Getriebes jeweils um 900 versetzt angeordnet sind,
wobei ein sich gegenüberliegendes Magnetpaar gegenüber dem anderen Magnetpaar parallel
zur Achsrichtung verschoben ist. Auf diese Weise erhält man pro Umdrehung der Welle
bzw. der Ausgangsachse zwei Impulse.
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Die beiden Kontakte können dabei um 900 gegeneinander versetzt angeordnet
sein~, so daß bereits bei oder halben Umdrehung ein Vorwärts- bzw. Rückwärtsimpuls
ausgelöst wird. Bei dieser vierpoligen Weiterbildung der Erfindung ist es zweckmäßig,
daß die Abschirmung aus zwei um 1800 gegeneinander versetzten, miteinander verbundenen
magnetisierbaren Viertelzylindern besteht. Dadurch wird ein Gegengewicht an der
Abschirmung überflüssig. In diesem Fall kann die Ausgangsachse halb so schnell laufen
wie bei den zweipoligen Weiterbildungen.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in fünf Figuren dargestellt
und werden im folgenden näher erläutert. Für gleiche Bauteile werden dabei dieselben
Bezugsseichen verwendet. Es zeigen Figur 1 einen Impulsgeber mit zwei gegeneinander
versetzt angeordneten, umlaufenden Magneten und mit einer Abschirmung in einer Schnittdarstellung;
Figur 2 einen dazu senkrechten Schnitt A-B; Figur 3 einen Impulsgeber mit zwei gegeneinander
versetzt, aber fest angeordneten Magneten und mit einer weiteren Abschirmung in
einer Schnittdarstellung; Figur 4 einen dazu senkrechten Schnitt; und Figur 5 die
weitere Abschirmung in einer perspektivischen Ansicht.
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In das Gehäuse 1a, ib und 1c des Impulsgebers nach Figur 1 und 2,
das aus einem Kunststoff besteht, führt eine von einem (nicht dargestellten) Laufwerk
über eine Riemenscheibe 2 angetriebene Welle 3. Sie ist in einem Lager 4 drehbar
gelagert. Auf ihrem rechten Ende sitzt eine durch einen Spannring 5 gesicherte und
mit einem Fuß versehene Scheibe 6, die auf ihrem Umfang eine Abschirmung 7 trägt.
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Die Abschirmung 7 ist als Halbzylinder aus einem dünnen Eisenblech
von ca. 0,) mm Stärke ausgeführt. Aus Gründen eines Gewichtsausgleichs ist auf der
Scheibe 6 weiterhin ein Gegengewicht 8 befestigt.
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Der Fuß der Scheibe 6 ist als Rutschkupplung ausgebildet.
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Zur Erzielung einer guten Haft- und Gleitreibung wird ein Stift -9
mittels einer Ringfeder 10 von ausreichender Spannkraft auf die Welle 3 gedrückt.
Dadurch wird die Scheibe 6 von der umlaufenden Welle 3 nur so lange mitgenommen,
bis die Abschirmung 7 bei Drehung der Welle 3 in der an ihrem linken Ende eingezeichneten
Pfeilrichtung gegen den Anschlag 11 und bei Drehung in Gegenrichtung gegen den Anschlag
12 stößt. Die Abschirmung 7 wird in einer dieser beiden Anschlagstellungen festgehalten,
während sich die Welle 3 weiterdreht.
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In der in den Figuren 1 und 2 dargestellten ersten Anschlagstellung
steht die Abschirmung 7 vor einem oben in der Wand des Gehäuseteils Ib eingelassenen
ersten magnetisch betätigbaren Kontakt 13; in der zweiten Anschlagstellung steht
sie vor einem entsprechenden Kontakt 14, der unten in der Wand des Gehäuseteile
lb eingelassen ist. Als Kontakte 13 und 14, die in Richtung parallel zur Welle 3
etwas gegeneinander verschoben sind, werden Reed-Kontakte verwendet, die Jeweils
an jedem Ende durch (nicht dargestellte) Spannfedern gehaltert und deren Anschlüsse
aus dem Gohäuseteil lb herausgeführt sind. Bei Betätigung der beiden Kontakts 13
und 14 werden getrennte Stromkreise kurzzeitig geschlossen und auf diese Weise
Strom-
oder Spannungsimpulse ausgelöst.
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Die Welle 3 ist mit einem Untersetzungsgetriebe verbunden, das aus
den Zahnrädern 15, 16, 17 und 18 besteht. Um eine Beschädigung des Kontakts 14 zu
vermeiden, können dabei die Zahnräder 16 und 17 über der Papierebene von Figur 1
angeordnet sein. Die Ausgangsachse 19 des Getriebes, die mit dem Zahnrad 18 verbunden
ist, enthält eine Längsbohrung, durch die die Welle 3 hindurchgeführt ist. Die Ausgangsachse
19 ist damit auf der Welle 3 leicht drehbar. Sie dreht sich mit.einer Drehzahl,
die um das Untersetzungsverhältnis geringer ist als die Drehzahl der Welle 3, und
zwar in derselben Drehrichtung.
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Ein zylindrischer Magnethalter 20, der auf der Ausgangsachse 19 befestigt
ist, enthält zwei Permanentmagnete 21 und 22, die um 1800 bezüglich der Welle 3
gegeneinander versetzt sind. Der Nordpol der Magnete 21 und 22 ist mit N, der Südpol
mit S bezeichnet. Sie sind in bezug aufeinander parallel zur Achsrichtung der Welle
3 derart versetzt angeordnet, daß bei ihrem Umlauf durch den ersten Magneten 21
nur der erste Kontakt 13 und durch den zweiten Magneten 22 nur der zweite Kontakt
14 betätigt werden kann. Dadurch ergibt sich in jeder Drehrichtung nur ein einziger
Impuls pro Umdrehung. Die Größe des Impulsgebers beträgt nach Figur 1 etwa 50 50
mm2.
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Die Welle 3 werde z. B. mit 375 Ulmin über die Riemenscheibe 2 von
einem Filmlaufwerk in Pfeilrichtung, die als Vorwärtsrichtung bezeichnet wird, angetrieben.
Die Untersetzung des Getriebes 15, 16, 17 und 18 betrage 1 : 6,25.
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Dann laufen die beiden Magnete 21 und 22 mit einer Drehzahl von 1
Utsec an den feststehenden Kontakten 13 und 14 vorbei.
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Die Abschirmung 7 befindet sich in der in den beiden Figuren 1 und
2 dargestellten ersten Anschlagstellung. Der erste Kontakt 13 ist dadurch von den
Magneten 21 magnetisch abgeschirmt und damit inaktiv. Nur der zweite gontakt
14
ist aktiv und löst bei jedem Vorbeigang des-zugehörigen Magneten 22 einen Vorwärtsimpuls
aus.
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Wird nun die Welle 3 entgegen der Pfeilrichtung gedreht, so schiebt
sich die Abschirmung 7 entsprechend der höheren Drehzahl der Welle 3 sehr schnell
vor den zweiten gontakt 14 und schirmt ihn gegenüber dem zugehörigen Magneten 22
ab. Die Abschirmung 7 wird in der zweiten Anschlagstellung am Anschlag 12 festgehalten,
während sich die Welle 3 in der Rutschkupplung 9 und 10 weiterdreht. Der erste Kontakt
13 löst nun gleichfalls bei jeder Umdrehung des zugehörigen Magneten 21 einen Impuls
ab, und zwar einen Rückwärtsimpuls.
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Es würde prinzipiell genügen, nur einen Magneten, z. B.
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den Magneten 21, mit der Ausgangsachse 19 des Getriebes 15, 16, 17
und 18 umlaufen zu lassen, um je nach Drehrichtung Vorwärts- oder Rückwärtsimpulse
auszulösen. Dieser Magnet 21 betätigt dann die beiden (nicht gegeneinander axial
verschobenen) Kontakte 13 und 14. Ein derartiger Aufbau eines Impulsgebers besitzt
aber einen Nachteil, der Jedoch für viele Anwendungszwecke unerheblich ist: Beim
Übergang von der Vorwärtsdrehung zur Rückwärtsdrehung, oder umgekehrt, entsteht
ein Phasensprung von 1800.
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Ein Beispiel soll dies verdeutlichen.
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Die Welle 3 drehe sich bei diesem prinzipiell möglichen Impulsgeber
zunächst entgegen der Pfeilrichtung. Der Kontakt 14 wird bei dieser Drehrichtung
durch die Abschirmung 7 abgeschirmt. Der allein vorhandene Magnet 21 löst bei einer
Winkelstellung der Welle 3, die mit 7200 bezeichnet werde, einen Rückwärtsimpuls
am Kontakt 13 aus.
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Nach einer vollen Umdrehung der Welle 3, deren Winkelstellung jetzt
mit 3600 bezeichnet wird, wird ein weiterer Rückwärtsimpuls am Kontakt 13 ausgelöst.
Nach der nächsten vollen Umdrehung, die wiederum einen Rückwärtsimpuls
zur
Folge hat, werde die Drehrichtung der Welle 3 bei ihrer Stellung 0° geändert. Sie
läuft von nun an in Pfeilrichtung um. Die Abschirmung 7 schiebt sich vor den Kontakt
13 und inaktiviert ihn. Der erste Vorwärtsimpuls wird am Kontakt 14 jetzt bereits
bei einer Winkelstellung der Welle 3 von 180° ausgelöst, der nächste bei einer Winkelstellung
von 540°, usw. Der sich bei der Drehrichtungsänderung ergebende Phasensprung von
1800 wird bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Impulsgeber vermieden, da
hier zwei Magnete 21 und 22 verwendet werden.
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Der in den Figuren 3 und 4 dargestellte Impulsgeber besitzt im wesentlichen
denselben Aufbau und dieselben Eigenschaften wie der mittels der Figuren 1 und 2
bereits beschriebene Impulsgeber. Er unterscheidet sich von jenem lediglich durch
die kinematische Umkehrung der Impulsauslösung, die einige konstruktive Veränderungen
bedingt.
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In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 und 4 werden zwei Magnete
21' und 22' verwendet, die an dem Gehäuseteil lc fest angeordnet sind. Die Magnete
21' und 22' sind ebenso wie die zugehörigen, von ihnen zwecks Auslösung von Vorwärts-
bzw. Rückwärtsimpulsen betätigbaren Kontakte 13 und 14 in Richtung parallel zur
Welle 3 gegeneinander versetzt.
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Je nach Drehrichtung der Welle 3 wird der eine oder der andere der
Kontakte 13 und 14 wiederum durch die zwischen den Magneten 21' und 22' und den
Kontakten 13 und 14 angeordnete, von der Welle 3 bis zu Anschlägen 11 bzw. 12 mitnehmbare
Abschirmung 7 magnetisch abgeschirmt. In der in Figur 3 und 4 dargestellten ersten
Anschlagstellung wird dabei wieder der Kontakt 13, in der zweiten Anschlagstellung
der Kontakt 14 abgeschirmt.
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Die Auslösung der Vorwärtsimpulse am Kontakt 14 bzw. die Auslösung
der Rückwärtsimpulse am Kontakt 13 erfolgt durch eine aufgrund der Drehbewegung
der Welle 3 umlaufende weitere
Abschirmung 23, die an der Ausgangsachse
19 des Getriebes 15, 16, 17 und 18 befestigt ist. In Figur 5 ist gezeigt, daß diese
weitere Abschirmung 23 aus zwei aufeinandergesetzten und um 1800 gegeneinander versetzten
magnetisierbaren Halbzylindern besteht. Sie kann z. B.
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aus dünnem Eisenblech hergestellt werden.
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In der in den Figuren 3 und 4 gezeigten ersten Anschlagstellung der
Abschirmung 7 m Anschlag 11 dreht sich die Welle 3 in Pfeilrichtung. ba der Kontakt
13 durch die Abschirmung 7 magnetisch abgeschirmt ist, steht allein der Kontakt
14 zur Auslösung von Vorwärtsimpulsen zur Varfügung. Die an der Ausgangsachse 19
befestigte Abschirmung 23 führt um die Welle 3 Drehbewegungen mit einer um den Faktor
des Untersetzungsverhältnisses des Getriebes 15, 16, 17 und 1?3 herabgesetzten Drehzahl
aus. Während der Zeit für eine halbe Umdrehung befindet sich der in Figur 3 und
5 dargestellte linke Halbzylinder der Abschirmung 23 zwischen dem Magneten 22' und
dein zugehörigen Kontakt 14 und schirmt ihn ab. Während dieser Zeit t also der vom
Kontakt 14 betätigte Sti@@kiels unterbrochen. wanrend der folgenden halben Umdrehung
wird der Kontakt 14 geschlossen und ein Vorwärtsimpuls ausgelöst Nach Drehrichtungsumkehr,
also bei Drehung der Welle 3 entgegen der Pfeilrichtung, schiebt sich die Abschirmung
7 zwischen den Magneten 22' und den zugehörigen Kontakt 14, bis sie am Anschlag
12. festgehalten wird. Der Kontakt 14 ist inaktiviert. Bei jedem Umlauf der Abschirmung
23 wird nun der Kontakt 13 durch den reehten H-albzylinder der Abschirmung 23 für
die Zeit einer halben Umdrehung magnetisch abgeschirmt. Während der nächsten halben
Umdrehung wird der Kontakt 13 magnetisch betätigt und damit der zugehörige Stromkreis
unter Abgabe eines Rückwärtsimpulses geschlossen.
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15 Patentansprüche 5 Figuren