DE2153117C3 - Angular velocity encoder - Google Patents
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- DE2153117C3 DE2153117C3 DE19712153117 DE2153117A DE2153117C3 DE 2153117 C3 DE2153117 C3 DE 2153117C3 DE 19712153117 DE19712153117 DE 19712153117 DE 2153117 A DE2153117 A DE 2153117A DE 2153117 C3 DE2153117 C3 DE 2153117C3
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Winkelgeschwindigkeitsgeber mit einem Schwingkörper, der mit einem rotierenden Objekt mechanisch verbunden und zu Schwingungen in einem zwischen einer Kathode und mindestens einer Anode in einer den Schwingkörper enthaltenden Vakuumröhre fließenden Elektronenstrom anregbar ist, welche Schwingungen den Elektronenstrom zwischen der Kathode und der oder den Anoden in Abhängigkeit von der dem Schwingkörper mitgeteilten Winkelgeschwindigkeit des rotierenden Objekts steuern.The invention relates to an angular velocity encoder with a vibrating body that is mechanically connected to a rotating object and causes vibrations in one between one Cathode and at least one anode flowing in a vacuum tube containing the vibrating body Electron flow can be excited, which oscillates the electron flow between the cathode and the anode or anodes as a function of the angular velocity communicated to the oscillating body control of the rotating object.
Ein Winkelgeschwindigkeitsgeber dieser Art ist in der USA.-Patentschrift 2 895 048 beschrieben. Dieser bekannte Winkelgeschwindigkeitsgeber enthält im Inneren einer Vakuumröhre ein in einen äußeren Stromkreis eingefügtes Elektrodensystem, das aus einer beheizten Kathode und einer dieser parallel gegenüberstehenden Anode besteht, zwischen die zum einen ein in der Achse der Vakuumröhre stehender Schwingdraht, der lineare Schwingungen entlang der Verbindungslinie zwischen Anode und Kathode ausführen kann, und zum anderen zwischen dem Schwingdraht einerseits und der Anode andererseits zi: beiden Seiten der normalen Schwingungs ebene des Schwingdrahtes zwei stabförmig ausgebildete Signalanoden eingefügt sind. Der zwischen der Kathode einerseits und jeder der beiden Signaianöden andererseits fließende Elektronenstrom, dei über eine äußere Schaltung angezeigt werden kann, hängt bei dem bekannten Winkelgeschwindigkeitsgeber von der Lage der Schwingungsebene für den Schwingdraht in Relation zu den beiden Signalamiden ab, und diese Schwingungsebene wiederum erfährt bei einer Rotation des gesamten Winkclgeschwindigkeitsgebers um die den Schwingdraht enthaltende Längsachse der Vakuumröhre eine von der Winkelgeschwindigkeit dieser Rotation abhängige Verdrehung, die sich an Hand der dadurch bewirkten Änderung der Ströme durch die beiden Signalanoden bestimmen läßt.An angular velocity encoder of this type is in U.S. Patent 2,895,048. This known angular velocity encoder contains inside a vacuum tube an electrode system inserted into an external circuit, which consists of a heated cathode and one of these parallel opposite anodes, between On the one hand there is an oscillating wire in the axis of the vacuum tube, the linear oscillations can run along the connecting line between anode and cathode, and on the other hand between the vibrating wire on the one hand and the anode on the other hand zi: both sides of the normal vibration Two rod-shaped signal anodes are inserted at the level of the vibrating wire. The between the cathode on the one hand and each of the two Signalaianoden on the other hand flowing electron stream, dei can be displayed via an external circuit depends on the known angular velocity encoder on the position of the vibration plane for the vibrating wire in relation to the two signal amids from, and this plane of oscillation in turn experiences with a rotation of the entire angle speed sensor around the longitudinal axis of the vacuum tube containing the vibrating wire, a dependent on the angular velocity of this rotation Twist, which is based on the resulting change in the currents through the two signal anodes can be determined.
Die beiden elektronischen Systeme für die Messung der Winkelgeschwindigkeit sind bei dem bekanntenThe two electronic systems for measuring the angular velocity are in the known one
6.) Winkelgeschwindigkeitsgeber durch ihre räumliche Lage so stark miteinander gekoppelt, daß sich erhebliche gegenseitige Wechselwirkungen zwischen den in diesen Systemen unterhaltenen Schwingungen ergeben können. Diese Gefahr einer unerwünschten6.) Angular velocity encoder through their spatial Location so strongly coupled with one another that there are significant mutual interactions between the vibrations maintained in these systems. This risk of undesirable
fts Wechselwirkung zwischen den beiden elektronischen Systemen ist insbesondere dann sehr groß, wenn auf den Winkelgeschwindigkeitsgeber außer der in ihrer Winkelgeschwindigkeit zu bestimmenden Rotationfts interaction between the two electronic Systems is especially very large when on the angular velocity encoder other than in their Angular velocity to be determined rotation
iuch eine lineare Bewegung ausgeübt wird, deren Richtung zwangsläufig einen variierenden Winket mit Jer Schwingungsebene des Schwingdrahtes einschließen muß. In diesem Falle überlagert sich dem Einfluß der zu untersuchenden Rotation noch ein praktisch nicht zu kontrollierender Einfluß der linearen Bewegung, und es kommt zu einer verfälschten Anzeige der interessierenden Winkelgeschwindigkeit.A linear movement is also exerted, the direction of which inevitably has a varying angle Jer vibration level of the vibrating wire must include. In this case the influence is superimposed the rotation to be investigated still has a practically uncontrollable influence of the linear one Movement, and the angular velocity of interest is incorrectly displayed.
Aus zwei Aufsätzen auf den Seiten 56 bis 6 3 und 62 bis 67 der Zeitschrift »Journal of the Acoustical Society of America«. Band 27 (1955), Nr. I, sind weiter Winkelgeschwindigkeitsgeber bekannt, die in einem Gehäuse eine Stimmgabel, eine Einrichtung für die Erregung von Schwingungen der Stimmgabelzinken und eine am Stiel der Stimmgabel angeordnete Einrichtung zur Messung von Torsionsschwingungen der Stimmgabel enthalten, die bei der Rotation des Winkelgeschwindigkeitsgcbcrs zusammen mit einem in seiner Winkelgeschwindigkeit zu erfassenden Objekt um die Symmetrieachse der Stimmgabel entstehen. Diese bekannten Winkclgeschwindigkeitsgeber enthalten für die Erregung der Schwingungen der Stimmgabel zwei oder mehr elektromagnetische Wandler und einen rückgekoppelten Verstärker, zur Messung der Torsionsschwingungen sind ein oder zwei weitere elektromagnetische Wandler vorgesehen. Der wesentliche Nachteil dieser bekannten Winkelgeschwindigkeitsgeber liegt in ihrer geringen Empfindlichkeit und in ihrer unzulänglichen Meßgenauigkeit, wobei außerdem die Notwendigkeit des Einsatzes eines Verstärkers die bekannten Winkelgeschwindigkeitsgebcr kompliziert macht und ihren Raumbedarf erhöht.From two articles on pages 56 to 63 and 62 to 67 of the Journal of the Acoustical Society of America ". Volume 27 (1955), No. I, angular velocity sensors are also known, which are described in a housing a tuning fork, a device for exciting vibrations of the tuning fork tines and a device arranged on the stem of the tuning fork for measuring torsional vibrations the tuning fork, which together with the rotation of the angular velocity gcbcrs with an object to be detected in its angular velocity around the axis of symmetry of the tuning fork develop. These known angle speed sensors contain for the excitation of the vibrations the tuning fork has two or more electromagnetic transducers and one feedback Amplifiers for measuring torsional vibrations are one or two additional electromagnetic converters intended. The main disadvantage of this known angular velocity encoder lies in their low sensitivity and in their inadequate measurement accuracy, and also the need the use of an amplifier complicates the known angular velocity sensors and their space requirements increased.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Winkelgeschwindigkeitsgeber der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß er bei einfachem Aufbau eine gesteigerte Meßgenauigkeit aufweist, indem er bei seiner Arbeitsweise insbesondere keinen Störungen durch der festzustellenden Rotation überlagerte lineare Bewegungen unterliegt.The invention is based on the object of providing an angular velocity transmitter of the type mentioned at the beginning Kind to train so that it has an increased measuring accuracy with a simple structure by In particular, it did not overlay any disturbances from the detected rotation in its mode of operation subject to linear movements.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schwingkörper eine Stimmgabel ist, deren Zinken als Anoden einer zentralen Kathode für die Emission eines Elektronenstromes gegenüberstehen, der unter Stromschluß über eine zwischen den Zinken der Stimmgabel angeordnete Wicklung mit einem in der Schwingungsebene der Stimmgabelzinken liegenden Kern eine stationäre und lineare Schwingung der Stinimgabelzinken mit ihrer Eigenfrequenz bewirkt, und an deren mit dem rotierenden Objekt in Verlängerung von dessen Rotationsachse verbundenem Stiel mindestens eine quer zu dessen Längsachse verlaufende Platte befestigt ist, die als Anode einer weiteren Kathode für die Emission eines Elektronenstromcs gegenübersteht, der in einem von der Platte abgehenden Stromkreis einen im Takte der auf die Platte übertragenen und ihrerseits der Winkelgeschwindigkeit des rotierenden Objekts proportionalen Torsionsschwingungen des Stimmgabelstiels variierenden Strom Hießen läßt.This object is achieved according to the invention in that the oscillating body is a tuning fork, the prongs of which, as anodes, face a central cathode for the emission of an electron stream, the under current connection via a winding arranged between the prongs of the tuning fork with a core lying in the oscillation plane of the tuning fork prongs a stationary and linear one Vibration of the stinim fork tines with their natural frequency causes, and at their with the rotating Object in extension of its axis of rotation connected stem at least one transversely to its Longitudinal plate is attached, which serves as the anode of another cathode for the emission of a Electron currents opposed to the one in a cycle in an outgoing circuit from the plate that transmitted to the plate and in turn proportional to the angular velocity of the rotating object Torsional vibrations of the tuning fork handle is called a varying current.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Winkelgeschwindigkeitsgebers ist eine klare Trennung zwischen seinen beiden elektronischen Systemen gewährleistet, von denen das eine der Anregung und Unterhaltung der linearen Schwingungen der Stimmgabelzinken dient, während das andere für die Abnahme der für die zu bestimmende Winkelgeschwindigkeit charakteristischen Torsionsschwingungen des Stimmgabelstieles bestimmt ist. Eine unerwünschte gegenseitige Beeinflussung zwischen dem System zur Unterhaltung der linearen Schwingungen des Schwingkörpers einerseits und dem System für die Abnahme der Reaktion dieses Schwingkörpeis auf die zu bestimmende Winkelgeschwindigkeit andererseits ist daher nicht zu befürchten. Durch diese völlige elektrische Trennung zwischen den beiden Systemen für die Schwingungsanregung einerseits und ίο die Signalabnahme andererseits wird also jeglicher Einfluß von nicht interessierenden und auch nicht zu kontrollierenden linearen Bewegungen des Winkelgeschwindigkeitsgebers ausgeschaltet.The inventive design of the angular velocity encoder is a clear separation between its two electronic systems, one of which is the stimulus and maintenance of the linear vibrations of the tuning fork prongs while the other serves for the Decrease in the angular velocity to be determined characteristic torsional vibrations of the tuning fork handle is determined. An undesirable one mutual influence between the system for maintaining the linear vibrations of the vibrating body on the one hand and the system for reducing the reaction of this vibrating body the angular velocity to be determined, on the other hand, is therefore not to be feared. Through this complete electrical separation between the two systems for the vibration excitation on the one hand and ίο the signal decrease on the other hand becomes more and more Influence of linear movements of the angular velocity encoder that are not of interest and that cannot be controlled switched off.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen im einzelnen gekennzeichnet.Advantageous refinements and developments of the invention are detailed in the subclaims marked.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es zeigtThe invention is explained below with reference to the drawing. It shows
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Gesamtansicht eines Ausführungsbeispiels für einen Winkelgeschwindigkeitsgebers; Fig. 1 is a partially sectioned overall view an embodiment for an angular velocity encoder;
F i g. 2 einen Schnitt durch die Darstellung in F i g. 1 längs der Schnittlinie 11—11 in Fig. 1;F i g. 2 shows a section through the illustration in FIG. 1 along section line 11-11 in FIG. 1;
F i g. 3 einen Schnitt durch die Darstellung in Fig. 1 längs der Schnittlinie IH-IlI in Fig. 1;F i g. 3 shows a section through the illustration in FIG. 1 along the section line IH-III in FIG. 1;
F i g. 4 ein Prinzipschaltbild für einen Winkelgeschwindigkeitsgeber; F i g. 4 shows a basic circuit diagram for an angular velocity encoder;
F i g. 5 ein Prinzipschaltbild für ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem die mechanisch steuerbare Elektrode eines elektronisch-mechanischen Wandlers, die als die Einrichtung zur Messung von Torsionsschwingungen dient, in Form von zwei Platten ausgeführt ist;F i g. 5 shows a basic circuit diagram for a second exemplary embodiment, in which the mechanically controllable electrode of an electronic-mechanical converter, which serves as the device for measuring torsional vibrations, made in the form of two plates is;
F i g. 6 ein Prinzipschaltbild für eine dritte Ausführungsvariante mit drei elektronisch-mechanischen Wandlern;F i g. 6 shows a basic circuit diagram for a third embodiment variant with three electronic-mechanical converters;
F i g. 7 ein Prinzipschaltbild für ein viertes Ausfühningsbeispiel, bei dem die als die Einrichtung für die Erregung von Schwingungen der Stimmgabelzinken dienende mechanisch steuerbare Elektrode des elektronisch-mechanischen Wandlers als Gitter ausgeführt ist; undF i g. 7 a block diagram for a fourth exemplary embodiment, in which the as the device for exciting vibrations of the tuning fork prongs Serving mechanically controllable electrode of the electronic-mechanical converter as a grid is executed; and
Fig. 8 ein Prinzipschaltbild für ein fünftes Ausführungsbeispiel, bei dem die als die Einrichtung zur Messung von Torsionsschwingungen der Stimmgabel dienende mechanisch steuerbare Elektrode des elektronisch-mechanischen Wandlers als Gitter ausgeführt ist.Fig. 8 is a basic circuit diagram for a fifth embodiment, in which the as the device for Measurement of torsional vibrations of the tuning fork serving mechanically controllable electrode of the electronic-mechanical converter is designed as a grid.
Der dargestellte Winkelgeschwindigkeitsgeber stellt eine Elektronenröhre dar, die eine aus ferromagnetischem Material gefertigte Stimmgabel 1 (Fig. 1), eine Einrichtung zur Erregung der Schwingungen der Zinken der Stimmgabel 1 und eine Einrichtung zur Messung von Torsionsschwingungen der Stimmgabel 1 enthält, die als zwei elektronischmechanische Dioden-Wandler mit mechanisch steuerbarer Elektrode ausgeführt sind.The angular velocity sensor shown is an electron tube made of ferromagnetic Material made tuning fork 1 (Fig. 1), a device for exciting the vibrations the prongs of the tuning fork 1 and a device for measuring torsional vibrations Tuning fork 1 contains, as two electronic-mechanical diode converters with mechanically controllable Electrode are executed.
Die mechanisch steuerbare Elektrode des elektronisch-mechanischen Wandlers, der als die Einrichtung zur Erregung von Schwingungen dient, stellen die Zinken der Stimmgabel 1 dar, die zugleich die Anode dieses Wandlers sind. Zwischen den Zinken der Stimmgabel 1 sind diesen gegenüber symmetrisch eine geheizte Oxidkathode 2 und eine Wicklung 3 mit einem Kern 4 angeordnet.The mechanically controllable electrode of the electronic-mechanical converter, which acts as the device serves to excite vibrations, represent the prongs of the tuning fork 1, which at the same time the Anode of this transducer are. Between the prongs of the tuning fork 1, these are symmetrical a heated oxide cathode 2 and a winding 3 with a core 4 are arranged.
Der elektronisch-mechanische Wandler, der als die Einrichtung zur Messung der Torsionsschwingungen der Stimmgabel 1 dient, stellt eine Diode mit plan-The electronic-mechanical converter, which is used as the device for measuring torsional vibrations the tuning fork 1 is used, represents a diode with plan-
parallelen Elektroden dar. Seine Anode (Fig. 2), die Stimmgabel 1 dient, enthält eine Anodcnspannungs-parallel electrodes. Its anode (Fig. 2), which is used for tuning fork 1, contains an anode voltage
als eine Platte 5 ausgeführt ist und die die mecha- quelle 31. An den Minuspol der Anodenspannungs-is designed as a plate 5 and the mechanical source 31. To the negative pole of the anode voltage
nisch steuerbare Elektrode dieses Wandlers dar- quelle 31 ist die geheizte Oxidkathode 2 angeschlos-nically controllable electrode of this converter, source 31, the heated oxide cathode 2 is connected.
stellt, ist mit Hilfe von einem keramischen Isolator 6 sen, und der Pluspol ist mit einem die Anodenlastrepresents, is sen with the help of a ceramic insulator 6, and the positive pole is with one the anode load
und Hohlnieten 7 (Fig. 1) am Stiele der Stimm- 5 darstellenden Widerstand 32 verbunden. In Reihe mitand hollow rivets 7 (Fig. 1) connected to the stems of the voice 5 representing resistor 32. In series with
gabel 1 mit der Möglichkeit der Verstellung relativ dem Widerstand 32 sind die Wicklung 3 mit demfork 1 with the possibility of adjustment relative to the resistor 32 are the winding 3 with the
zu einer geheizten Kathode 9 bei der Entstehung der Kern 4 und die Stimmgabel 1 geschaltet, deren Zin-connected to a heated cathode 9 during the formation of the core 4 and the tuning fork 1, the tin of which
Torsionsschwingungen der Stimmgabel 1 starr an- ken als Anode des gegebenen elcktronisch-mcchani-Torsional vibrations of the tuning fork 1 are rigidly anchored as the anode of the given electronic-mcchani-
geordnet. sehen Wandlers dienen. Der elektronisch-mechani-orderly. see converter serve. The electronic-mechanical
Um die Empfindlichkeit des Gebers durch die Ver- io sehe Wandler, der als die Einrichtung zur MessungTo see the sensitivity of the encoder through the ver io converter, which acts as the device for measurement
minderung der Drehfestigkeit des Stiels 8 der Stimm- von Torsionsschwingungen der Stimmgabel 1 dient,Reduction of the torsional strength of the stem 8 of the tuning fork 1 is used by torsional vibrations,
gabel 1 zu erhöhen, ist dieser als ein hohles Rohr mit enthält die Anode 5, die am Stiel 8 der Stimmgabel 1Increase fork 1, this is as a hollow tube containing the anode 5, which is attached to the stem 8 of the tuning fork 1
durchgehenden Bohrungen 10 ausgeführt, die längs befestigt ist. Über einen Widerstand 33 ist die Platte 5running through holes 10, which is attached longitudinally. The plate 5 is connected via a resistor 33
der Achse des Stiels 8 oberhalb der Bcfestigungsstclle an eine Speisequcllc 34 angeschlossen, deren Minus-the axis of the handle 8 is connected to a feed source 34 above the fastening element, the minus
der Anode 5 liegen. Um die Stimmgabel 1 auszu- 15 pol mit der geheizten Kathode 9 in Verbindung steht,the anode 5 lie. In order to disconnect the tuning fork 1, 15 pole is connected to the heated cathode 9,
wuchten, ist am Stiel 8 der Stimmgabel 1 mit Hilfe Die Spciscquclle 34 kann für die beiden clcklronisch-balance, is on the handle 8 of the tuning fork 1 with the help of the Spciscquclle 34 can be used for the two
des Isolators 6 und der Hohlniete 7 eine der die mechanischen Wandler einheitlich sein. Ein elektri-of the insulator 6 and the hollow rivet 7 be one of the mechanical transducers unitary. An electric
Anode bildenden Platte 5 ähnliche und zu ihr sym- sches Signal IZ1, das seiner Amplitude nach der zuAnode-forming plate 5 is similar and to its sym- cal signal IZ 1 , which its amplitude according to the to
metrisch angeordnete Platte 11 an der gegenüber- messenden Winkelgeschwindigkeit proportional ist.metrically arranged plate 11 is proportional to the opposite angular velocity.
liegenden Seite der Achse des Stiels 8 befestigt. Der 20 wird vom Widerstand 33 über einen Trennkonden-lying side of the axis of the stem 8 attached. The 20 is from the resistor 33 via a separating condenser
elcktrische Anschluß für die Platte 5 ist als weiche sator 35 abgenommen.Electrical connection for the plate 5 is removed as a soft sator 35.
Feder 12 (F i g. 2) ausgebildet. Um die Empfindlichkeit des Winkelgcschwindig-Spring 12 (Fig. 2) formed. To increase the sensitivity of the angular velocity
Die geheizte Kathode 9 (Fig. 1) wird mit Hilfe keitsgebers tu erhöhen, wird die mechanisch Steuer von Glimmerscheiben 13, Streben oder Stegen 14 und bare Elektrode des elektronisch-mechanischen Wand-Hohlnieten 15 als eine einheitliche Baugruppe fest 25 lers, der als die Einrichtung zur Messung von Torzusammengebaut, die in der Armatur der Röhre bei sionsschwingungcn der Stimmgabel 1 (Fig. 5) dient, ihrer Montage installiert und befestigt wird. Wird wobei diese Elektrode die Anode des genannten eine Erhöhung der Empfindlichkeit der Einrichtung Wandlers darstellt, aus zwei Teilen ausgeführt, die zur Messung von Torsionsschwingungen der Stimm- relativ zum Stiel 8 der Stimmgabel 1 symmetrisch gabel 1 erforderlich, so kann die Platte 11 als zweite 30 angeordnet sind. Den einen Teil stellt die Platte 5 Anode verwendet werden, der gegenüber noch eine dar, als andere Anode wird die Platte 11 verwendet, der geheizten Kathode 9 ähnliche Kathode angeord- Gegenüber der Platte 11 ordnet man dabei die net wird. Dieses Ausführungsbeispiel für den Winkel- Kathode 36 an, die der geheizten Kathode 9 ähnlich geschwindigkeitsgeber wird nachstehend behandelt. und zu dieser symmetrisch angeordnet ist. Der ge-The heated cathode 9 (Fig. 1) will increase the mechanical control with the help of keitsgebers tu of mica washers 13, struts or webs 14 and bare electrode of the electronic-mechanical wall rivets 15 fixed as a unitary assembly 25 lers, which is assembled as the device for measuring goal, which is used in the armature of the tube when the tuning fork 1 (Fig. 5) is sion vibrations, their assembly is installed and secured. This electrode is being said to be the anode of the said represents an increase in the sensitivity of the device converter, carried out in two parts, the for measuring torsional vibrations of the tuning relative to the stem 8 of the tuning fork 1 symmetrically fork 1 is required, the plate 11 can be arranged as the second 30. One part is the plate 5 Anode can be used, the opposite is another anode, the plate 11 is used as the other anode, the heated cathode 9 similar cathode arranged opposite to the plate 11 one arranges the net is. This embodiment example for the angle cathode 36, which is similar to the heated cathode 9 speed sensor is covered below. and is arranged symmetrically to this. The ge
Die Vereinigung von Hauptclementcn des Winkel- 35 nannte elektronisch-mechanische Wandler enthält dieThe union of the main elements of the angle-35 called electronic-mechanical converters contains the
geschwindigkeitsgebers zu einem einheitlichen Paket Anodenspannungsqucllc 34, deren Minuspol mii denspeed sensor to form a uniform package of anode voltage source 34, the negative pole of which is connected
erfolgt mit Hilfe von Glimmerscheiben 16 bis 20, Kathoden 9 und 36 über die Widerstände 33 und 33'takes place with the help of mica disks 16 to 20, cathodes 9 and 36 via the resistors 33 and 33 '
Stützstreben 21 und Hohlnieten 22. Zur Erhöhung verbunden ist, von denen ein elektrisches Ausgangs-Support struts 21 and hollow rivets 22. Connected to increase, one of which is an electrical output
der Festigkeit des Pakets kann die Anzahl der Stütz- signal (Λ, abgenommen wird.the strength of the package can be reduced by the number of support signal (Λ,.
streben 21 vergrößert werden, und die Glimmer- 40 Das Prinzipschaltbild für einen Winkclgeschwin-strive 21 are enlarged, and the mica 40
scheiben 16 bis 20 können durch festere und härtere digkeitsgeber, der zwei elektronisch-mechanischeDisks 16 to 20 can be made using stronger and harder sensors, the two electronic-mechanical
keramische Isolatoren ersetzt werden. Wandler enthält, die als die Einrichtung für die Er-ceramic insulators are replaced. Contains transducers, which are used as the device for the
Die Befestigung der Stimmgabel 1 erfolgt durch regung und Messung der Torsionsschwingungen derThe fastening of the tuning fork 1 takes place by excitation and measurement of the torsional vibrations of the
Einschmelzen ihres Stiels 8 in eine Glaskappe 23, die Stimmgabel 1 dienen und die als Trioden mit denMelting their stem 8 in a glass cap 23, the tuning fork 1 and serve as triodes with the
ihrerseits während der Montage der Röhre mit dem 45 mechanisch steuerbaren Elektroden als Anoden aus-on their part during the assembly of the tube with the 45 mechanically controllable electrodes as anodes.
Winkelgeschwindigkeitsgebergchäuse in Form eines geführt sind, sowie die Speiseschaltung seiner Elek-Angular velocity encoder housing are guided in the form of a, as well as the feed circuit of its elec-
Glaskolbens 24 verschweißt wird. Die elektrische troHen zeigt Fig. 6. Dieses Schaltbild ist dem irGlass bulb 24 is welded. The electric tube is shown in Fig. 6. This circuit diagram is the ir
Anodenzuleitung für den elektronisch-mechanischen Fi g. 4 dargestellten ähnlich. Der Unterschied bestchiAnode lead for the electronic-mechanical Fi g. 4 shown similarly. The difference is bestchi
Wandler, der als die Einrichtung zur Erregung von nur darin, ddi; der elektronisch-mechanische WandTransducer acting as the device for exciting only in ddi; the electronic-mechanical wall
Schwingungen der Zinken der Stimmgabel 1 dient. 50 ler, der als die Einrichtung für die Erregung von ZinVibrations of the prongs of the tuning fork 1 are used. 50 ler who considered the establishment for the excitement of Zin
stellt eine Kappe 25 dar, die an dem über die Kappe ken der Stimmgabel 1 (Fig. 6) dient, mit einem unrepresents a cap 25, which serves on the ken over the cap of the tuning fork 1 (Fig. 6), with an un
23 hinausragenden Teil des Stiels 8 der Stimmgabel 1 beweglichen Gitter 37 versehen ist, an dem von eine23 protruding part of the stem 8 of the tuning fork 1 movable grid 37 is provided on which of a
angeschweißt wird. Gitterspannungsquelle 38 ein Potential von 0,5 biis welded on. Grid voltage source 38 has a potential of 0.5 bi
Die geheizte Oxidkathode 2 ist mit Anschlußstiften 10 V anliegt, dessen Größe mit Hilfe eines RegelThe heated oxide cathode 2 is connected to pins 10 V, the size of which with the help of a rule
26 des Röhrensockels 27 unmittelbar verbunden. Die 55 Widerstandes 39 variiert wird. Der elektronisch26 of the tube base 27 directly connected. The 55 resistor 39 is varied. The electronic one
übrigen Röhrenelektroden und die Wicklung 3 sind mechanische Wandler, der als die Einrichtung zuremaining tube electrodes and the winding 3 are mechanical transducers that act as the device too
mit den Anschlußstiften 26 des Röhrensockels 27 Messung von Torsionsschwingungen dient, ist ebenwith the connection pins 26 of the tube base 27 is used to measure torsional vibrations is flat
mittels der Streben 21 und 28 (Fig. 3) verbunden. falls mit einem unbeweglichen Gitter 40 versehen, aiconnected by means of the struts 21 and 28 (Fig. 3). if provided with an immovable grid 40, ai
Den festen Sitz des zusammengebauten Pakets im dem mit Hilfe eines Regelwiderstandes 42 SpannunThe tight fit of the assembled package in the voltage with the help of a rheostat 42
evakuierten Kolben 24 (Fig. 1) gewährleisten Stütz- 60 von einer Gitterspannungsquelle 41 anliegt,evacuated piston 24 (Fig. 1) ensure support 60 from a grid voltage source 41 is applied,
federn 29. Es ist ein Ausführungsbeispiel für den Winkelgcsprings 29. It is an embodiment for the Winkelgc
In der Röhre kommt ein Abdampfgetter 30 zum schwindigkeitsgeber möglich, bei dem die mechaniseIn the tube a steam getter 30 comes to the speed sensor, in which the mechanise
Einsatz. steuerbare Elektrode eines der oben genannteMission. controllable electrode one of the above
Das Prinzipschaltbild für den Winkelgeschwindig- elektronisch-mechanischen Wandler, die als die EirThe basic circuit diagram for the angular speed-electronic-mechanical converter, which is called the Eir
keitsgeber und die Speiseschaltung seiner Elektroden 65 richtung für die Erregung von Zinkenschwingungekeitsgeber and the supply circuit of its electrodes 65 direction for the excitation of tine vibrations
zeigt F i g. 4. der Stimmgabel 1 und als die Einrichtung zur Meishows Fig. 4. the tuning fork 1 and as the device for Mei
Der elektronisch-mechanische Wandler, der für sung von Torsionsschwingungen dieser Stimmgab die Erregung von Schwingungen der Zinken der dienen, ein Gitter darstellt.The electronic-mechanical converter that gave this voice to the solution of torsional vibrations the excitation of vibrations of the prongs which serve, represents a grid.
Wenn clic mechanisch steuerbare Elektrode des elektronisch-mechanischen Wandlers, der als die Hinrichtung für die Erregung der Zinkenschwingungen der Stimmgabel 1 dient, als Gitter 43 (Fig. 7) ausgeführt sind, wird dieses an den Zinken der Stimmgabel 1 starr befestigt. Das Gitter 43 sielIl man aus zwei Teilen her, von denen jeder an einem der Zinken der Stimmgabel 1 befestigt wird. linie flache Anode 44 des elektronisch-mechanischen Wandlers stellt man ebenfalls aus zwei Teilen her, von denen jeder vor dem Gitter 43 parallel zu seiner Fläche angeordnet wird.If the mechanically controllable electrode of the electronic-mechanical converter, which serves as the execution for the excitation of the prong vibrations of the tuning fork 1, is designed as a grid 43 (FIG. 7), this is rigidly attached to the prongs of the tuning fork 1. The grating 43 fell to Il, each of which is attached to one of the prongs of the tuning fork 1 consists of two parts forth. Line flat anode 44 of the electronic-mechanical converter is also made of two parts, each of which is arranged in front of the grid 43 parallel to its surface.
Die Ausführung des elektronisch-mechanischen Wandlers, der als Hinrichtung zur Messung von Torsionsschwingungen de;r Zinken der Stimmgabel I dient, und die Speiseschaltung der Elektroden der beiden elektronisch-mechanischen Wandler sind denen des in F i g. 6 dargestellten Winkelgeschwindigkeitsgebers ähnlich.The execution of the electronic-mechanical converter, which is used as an execution for the measurement of torsional vibrations The prongs of the tuning fork I serve, and the supply circuit for the electrodes of the two electronic-mechanical converters are those of the in FIG. 6 shown angular velocity encoder similar.
Hs ist auch ein Ausführungsbeispiel für den Winkelgeschwindigkeitsgeber möglich, bei dem in dem elektronisch-mechanischen Wandler, der als die Einrichtung zur Messung von Torsionsschwingungen der Stimmgabel 1 (Fig. >'!) dient, als mechanisch steuerbare Elektrode ein Gill er 45 verwendet wird, das am StielS der Stimmgabel 1 starr befestigt ist. Dabei ordnet man parallel zu der Gitterebene eine flache Anode 46 an.Hs is also an embodiment for the angular velocity encoder possible at the one in the electro-mechanical converter acting as the device for measuring torsional vibrations of the tuning fork 1 (Fig. > '!) serves as a mechanically controllable electrode a Gill he 45 is used, which on StielS of the tuning fork 1 is rigidly attached. A flat one is arranged parallel to the grid level Anode 46 on.
Der Unterschied zwischen der Speiseschaltimg der Elektroden bei dem gegebenen Ausfiihrungsbcispie! des Winkeb.eschwindigkeitsgebers und der in Fig. fi dargestellten Schaltung bestellt darin, daß in dem elektronisch-mechanischen Wandler, der als die Einrichtung für die Erregung der Zinkenschwingungen der Stimmgabel 1 dient, die Spannung auf das Gitter 47 unmittelbar von der Gitterspannungsquclle 38 und die Spannung auf das Gitter 45 des elektronischmechanischen Wandlers, der als die Einrichtung zur Messung von Torsionsschwingungen der Stimmgabel 1 dient, von der Gittcrspannursgsquelle 41 gegeben werden.The difference between the supply switching of the electrodes in the given embodiment! of the speed sensor and the in Fig. fi circuit shown ordered therein that in the electronic-mechanical converter, which acts as the device for the excitation of the prong vibrations of the tuning fork 1 is used, the tension on the grid 47 directly from the grid voltage source 38 and the voltage to the grid 45 of the electronic-mechanical Transducer, which is used as the device for measuring torsional vibrations of the tuning fork 1 is given by the grid voltage source 41.
Die Arbeitsweise des dargestellten Winkelgeschwindigkeitsgebers gestaltet sich wie folgt:The mode of operation of the angular velocity encoder shown is as follows:
Bei eingeschalteter Spannungsquelle 31 (Fig. 4) führt jede zufällige Abweichung der Zinken der Stimmgabel 1 von der Gleichgewichtslage zur Änderung des Stromes für ilen elektronisch-mechanischen Wandler, der aus der geheizten Oxidkathode 2 und den Zinken der Stimmgabel 1 besteht, und somit zu einer Stromänderung in der Wicklung 3 mit dem Kern 4. Die Stromänderung in der Wicklung 3 führt zu einer noch größeren Abweichung der Zinken der Stimmgabel 1. fm Endergebnis stellt sich eine stationäre Schwingung mit der Frequenz der Eigenschwingungen der Stimmgabel 1 ein.With the voltage source 31 switched on (Fig. 4) every random deviation of the prongs of the tuning fork 1 from the equilibrium position leads to a change of the current for ilen electronic-mechanical converter, which from the heated oxide cathode 2 and consists of the prongs of the tuning fork 1, and thus to a current change in the winding 3 with the Core 4. The change in current in winding 3 leads to an even greater deviation of the prongs Tuning fork 1. The end result is a stationary oscillation with the frequency of the natural oscillations the tuning fork 1.
Da in der ausbalancierten Stimmgabel 1 bei ruhendem Winkelgeschwindigkcitsgcbcr die Torsionsschwingungen fehlen, wird das Ausgangssignal der Einrichtung zur Messung der Torsionsschwingungen ebenfalls fehlen. Bei rotierendem Winkelgcschwindigkeitsgeber und somit rotierender Stimmgabel 1 entstehen infolge der Erhaltung des Drehmomente1 Torsionsschwingungen der Stimmgabel I mit dci Frequenz ihrer Eigenschwingungen und einer Amplitude, die der Winkelgeschwindigkeit proportional ist.Since the torsional vibrations are absent in the balanced tuning fork 1 when the angular velocity is at rest, the output signal of the device for measuring the torsional vibrations will also be absent. With a rotating angular velocity transmitter and thus a rotating tuning fork 1, torsional vibrations of the tuning fork I with the frequency of their natural vibrations and an amplitude which is proportional to the angular velocity arise as a result of the maintenance of the torque 1.
Die Torsionssehwingungen führen /ur periodischer Annäherung der Anode 5 an die Kathode 9 und hei eingeschalteter Speisequelle 34 zur Änderung dei Stromes in dem elektronisch-mechanischen WandlerThe torsional vibrations lead to a periodic approach of the anode 5 to the cathode 9 and, when the supply source 34 is switched on, to a change in the current in the electronic-mechanical converter
ίο der als die Einrichtung zur Messung von Torsionssehwingungen dient, sowie zur Änderung des Spannungsabfallcs am Widerstand 33, von dem das Ausgangssignal U1 über den Trennkondensator 35 zui Last gelangt.ίο which serves as the device for measuring torsional vibrations, as well as for changing the voltage drop across the resistor 33, from which the output signal U 1 reaches the load via the isolating capacitor 35.
Der Winkelgeschwindigkeitsgeber, der in F i g. S gezeigt ist, arbeitet ähnlich. Der Unterschied besteh! nur darin, daß in dem Augenblick, wo sich die Platte 5 der Kathode 9 nähert, sich die Platte 11 von der Kathode 36 entfernt und umgekehrt. Dies führt The angular velocity encoder shown in FIG. S shown works similarly. The difference is! only in that at the moment when the plate 5 approaches the cathode 9, the plate 11 moves away from the cathode 36 and vice versa. This leads
ao dazu, daß die Weehsclspannungskomponcntcn an den Widerstähden 33 und 331 ihrer Größe nach einander gleich und gegenphasig sind. Das Ausgangssignal U., ist dabei doppelt so groß wie das Signal (/, (F i g. 4). Der Winkelgeschwindigkcitsgebcr zeichnet sich infolgedessen durch eine hohe Empfindlichkeit aus.ao to the fact that the alternating voltage components at the resistors 33 and 33 1 are successively equal in size and out of phase. The output signal U., is twice as large as the signal (/, (Fig. 4). The angular velocity encoder is therefore characterized by a high level of sensitivity.
Der in Fig. ft gezeigte Winkclgeschwindigkeits- »ebcr enthält elektronisch-mechanische Trioden-Wandler mit den unbeweglichen Gittern 37 und 40, die den Anodenstrom der Wandler steuern. Die Arbeitsweise dieses Winkelgeschwindigkeitsgebers isl der Arbeitsweise des in F i g. 4 gezeigten Winkelgeschwindigkeitsgebers ähnlich. Der Unterschied besteht nur darin, daß sich die Amplitude der Spannung des Signals (/., am Ausgang des Winkelgeschwindigkeitsgebers vergrößert und die Anpassung der hochohmigen Wicklung 3 an den elektronischmechanischen Wandler, der als die Einrichtung für die Erregung der Zinkenschwingungen der Stimmgabel 1 dient, verbessert ist.The angular velocity shown in Fig. »Ebcr contains electronic-mechanical triode converters with the immovable grids 37 and 40 which control the anode current of the transducers. the The mode of operation of this angular velocity encoder is the mode of operation of the one shown in FIG. 4 angular velocity encoder shown similar. The only difference is that it is the amplitude of the voltage of the signal (/., at the output of the angular velocity encoder enlarged and the adaptation of the high-resistance winding 3 to the electronic-mechanical Transducer acting as the device for exciting the prong vibrations of the tuning fork 1 is used, is improved.
+0 Die Verwendung des Gitters 43 (Fig. 7) als die mechanisch steuerbare Elektrode des elektronischmechanischen Wandlers, der als die Einrichtung für die Erregung der Zinkenschwingungen der Stimmgabel 1 dient, erleichtert die Erregung der Zinkcnschwingungen der Stimmgabel 1. Im übrigen ist die Arbeitsweise des Winkelgeschwindigkeitsgebers der Arbeitsweise des in F i g. 6 gezeigten Winkelgcschwindigkeitsgebers ähnlich.+0 The use of the grid 43 (Fig. 7) as the mechanically controllable electrode of the electronic-mechanical transducer, which is used as the device for the excitation of the prong vibrations of the tuning fork 1 facilitates the excitation of the prong vibrations the tuning fork 1. In addition, the operation of the angular speed sensor is the Operation of the in F i g. 6 angular speed sensor shown similar.
Die Arbeitsweise des in F i g. 8 dargestellten Win-The operation of the in F i g. 8 shown win-
fio kelgeschwindigkeitsgebers ist der Arbeitsweise des in F i g. 6 gezeigten Winkelgeschwindigkeitsgebers ähnlich. Die Verwendung des Gitters 45 als eine mechanisch steuerbare Elektrode des elektronischmechanischen Wandlers, der als die Einrichtung zur Messung von Torsionssehwingungen der Stimmgabel 1 dient, gestattet es, die Spannungsempfindlichkeit des Winkelgeschwindigkeitsgebers bedeutend zu erhöhen.fio kel speed sensor is the operation of the in F i g. 6 shown angular velocity sensor similar. The use of the grid 45 as a mechanical controllable electrode of the electronic-mechanical transducer, which is used as the device for Measurement of torsional vibrations of the tuning fork 1 is used, it allows the tension sensitivity to increase the angular speed sensor significantly.
Spannungen Ut und C/, entsprechen den jeweiligen Ausgangssignalen der Winkelgeschwindigkeitsgeber, die in Fig. 7 und 8 dargestellt sind.Voltages U t and C / correspond to the respective output signals of the angular velocity sensors, which are shown in FIGS. 7 and 8.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
509 620/193509 620/193
Claims (5)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19712153117 DE2153117C3 (en) | 1971-10-25 | 1971-10-25 | Angular velocity encoder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19712153117 DE2153117C3 (en) | 1971-10-25 | 1971-10-25 | Angular velocity encoder |
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|---|---|
| DE2153117A1 DE2153117A1 (en) | 1973-05-10 |
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| DE2153117C3 true DE2153117C3 (en) | 1975-05-15 |
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ID=5823332
Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2153117C3 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2208318B (en) * | 1987-07-24 | 1991-11-06 | Yazaki Corp | Vibrational angular velocity sensor |
-
1971
- 1971-10-25 DE DE19712153117 patent/DE2153117C3/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2153117A1 (en) | 1973-05-10 |
| DE2153117B2 (en) | 1974-08-15 |
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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 | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |