DE2208109C3 - Beschleunigungsmesser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bcsehlciinl· gungsmcsscr der im Oberbegriff des Hauptanspruchs

angegebenen Gattung.

Derartige Beschleunigungsmesser sind bekannt (US-PS 3 513711). Bei diesen Geräten ist das Ausgangssignal jedoch häufig nicht linear, und zwar wegen der sich ändernden mechanischen und magnetischen Eigenschaften der Magnete und der zugehörigen Polstücke sowie Spulen. Weiterhin ist keine Vorsorge dafür getroffen, daß man die Maßstabbeiwerte drr Beschleunigungsmesser einstellen kann, und daß vorübergehende Wechsel der Maßstabbeiwerte aufgrund von Änderungen der äußeren Bedingungen kompensiert werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, einen Beschleunigungsmesser der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art zu vermitteln, welcher so eingestellt werden kann, daß das Ausgangssignal der jeweiligen Beschleunigung linear proportional ist, bei dem ferner der Maßstabbeiwert einstellbar ist und vorübergehende Änderungen des Maßstabbeiwertes kompensiert werden können.

Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Beschleunigungsmessers sind in den restlichen Ansprüchen gekennzeichnet.

Nachstehend ist eine Ausführungsfurm des Beschleunigungsmessers nach der Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigt Fig. 1 einen senkrechten Schnitt,

Fig. 2 den Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1. und

Fig. 3 die elektrische Schaltung des Beschleunigungsmessers nach Fig. 1 und 2.

Der Beschleunigungsmesser 10 weist ein Gehäuse 12 auf, in welchem ein Paar äußerer Polstücke 14 und 16 sowie ein Paar innerer Polstückc 18 und 20 angeordnet sind. Die Polstückc· sind rund und jeweils topfförmig ausgebildet, d. h. im Längsschnitt etwa U-förmig.

Zwei Magnete 22 und 24 sind jeweils /wischen einem inneren Polstück 18 bzw. 20 und dem benachbarten äußeren Polstück 14 bzw 16 vorgesehen. Von jedem Magneten 22 bzw. 24 geht ein magnetischer Fluß aus, der im zugehörigen äußeren Polstück 14 h/w. 16 verläuft, einen I.ulupalt /wischen dem äußeren Polstück 14b/w. 16 und dem benachbarten inneren Polstück 18bzw. 20durchset/t und indas jeweilige innere Polstück 18 bzw. 2(> eintritt

Weiterhin ist ein Pendel 26 vorgesehen, welches im Gehäuse 12 befestigt ist und ein Biegegelenk 28 aufweist, welches von einer Einschnürung gebildet ist uiiu eine Bewegung des Pendels 26 zwischen den inneren l'olstücken 18 und 20 bei einer Beschleunigung ermöglicht, und zwar in Richtung des in Fig. I eingezeichneten Doppelpfeiles

An dem in [ig I oberen Ende des Pendels 26 ist ein Spulenkörper 30 vorgesehen, welcher sich mit dem Pendel 26 bewegt und die inncien Polstücke 18 und 20 umfaßt In dem ilen Kopf des Pendels 26 bildenden Spulenkörper 30 ist eine Sckundiirspule 32 angcordnet, welche sich mil dem Pendel 26 bezüglich zweier stationärer Primärspulcii 34 und 36 bewegt, welche im inneren Polstück 18 bz.w. 20 angebracht sind. Zwei Rückführspulcn 38 und 40 sind mil einer konlinuierlichcn Wicklung um den Spulenkörper 30 hcriimgclcgt und dienen dazu, den Spulenkörper 30 und somit das Pendel 26 auf die nachstehende Art und Weise in die Ncutralstclhing zurückzustellen.

Die Primärspulen 34 und 36 werden mit Wechselstrom beaufschlagt, so daß bei Bewegung der Sekundärspule 32 zwischen den Primärspulen 34 und 36 aufgrund einer Beschleunigung in der Sekundärspule 32 eine Spannung induziert wird. Der sich ergebende Strom wird den Rückführspulen 38 und 40 über eine unten detailliert geschilderte Servoschleife aufgegeben. Dieser Strom ist der Beschleunigung proportional. Richtung und Größe des sich ergebenden, von den Riickführspulen 38 und 40 erzeugten magnetischen Flusses sind derart, daß im Zusammenwirken mit dem magnetischen Fluß der Magnete 22 und 24 das Pendel 26 in die NeuUalstellung rückgestellt wird.

Zwei zusätzliche Kompensationsspulen 42 und 44 sind um den Magneten 22 bzw. 24 gelegt. Die Kompensationsspulen 42 und 44 sind in der erwähnten Servoschieife mit den Rückführspulen 38 und 40 in Reihe geschaltet, um die Größe des von den Magneten 22 und 24 herrührenden magnetischen Flusses zu regeln Mit dieser Regelung kann also jegliche Linearitätsabweichung des Ausgangssignals korrigiert werden, die eine Folge veränderlicher mechanischer und magnetischer Eigenschaften der Magnete, Polstücke und Spulen ist, wobei bewirkt wird, daß der von einem Magneten erzeugte Fluß von dem vom anderen Magneten hervorgebrachten Fluß verschieden ist.

Die elektrische Schaltung des Beschleunigungsmessers 10 ist in Fig. 3 wiedergegeben. Sie weist eine Wechselstromquelle 50 auf, welche mit den Primärspulen 34 und 36 in Reihe liegt, verbunden über Leiter 52, 54 und 56. Die Sekundärspule 32 ist über einen Verstärker 60 mit den Rückführspulen 38 und 40 verbunden, und zwar durch Leiter 62, 64, 66 und 68.

Die Kompensationsspule 42 liegt in Reihe mit den Rückführspulen 38 und 40. Die Strommenge, mit welcher die Kompensationsspule 42 beaufschlagt wird, wird über einen Shunt-Widerstand 70 geregelt, der parallel zur Kompensationsspule 42 liegt. Zwischen dem Verstärker 60 und dem Kompensationsteil ist ein Meß- und Anzeigegerät 72 parallel zu einem Widerstand 74 vorgesehen, welches den in der Schal

tung fließenden, zur jeweiligen Beschleunigung proportionalen Strom angibt.

Durch einfache Einstellung des Shunt-Widerstandes 70 kann also die der Kompensationsspule 42 aufgegebene Strommenge reguliert werden, somit auch die Stärke des magnetischen Flusses im Luftspalt zwischen den Polstücken 14 und 18, um Lineantatsabweichungen des Ausgangssignals zu korrigieren, verursacht durch Variationen der magnetischen Eigenschäften des Magneten 22, der Polstücke 14 und 18 und der Primärspule 34.

Die Kompensationsspule 44 kann im selben Kreis anstatt der Spule 42 angeordnet sein, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 3 angedeutet, wenn der magnetische Fluß im Luftspalt zwischen den Polstücken 16 und 20 auf die beschriebene Art und Weise reguliert werden soll.

Die Kompensationsspulen 42 und 44 können zusätzlich dazu verwendet werden, den Arbeitspunkt des zugehörigen Magneten 22 bzw. 24 einzustellen, indem durch die jeweilige Spule ein großei Gleichstrom von einer äußeren Quelle her hindurchgeleitei wird. Auf diese Weise kann der Fluß in den Luftsfalten bis zur Sättigung erhöht werden, ohne daß irgendwelehe anderen Einrichtungen verwendet werden müßten. Da die Größe des zur Einstellung des Flusses über die Kompensationsspule 42 oder 44 erforderlichen Stromes um das Vier- bis Fünffache höher als diejenige des zur Kompensation von Lineantätsfehlern nötigen Stromes ist, verändert die beschriebene Linearitätskompensation die Größe des Flusses im Luftspalt nicht dauernd.

Da die elektrischen Ströme sehr genau einstellbar sind, und weil die große Nähe der Kompensationsspulen 42, 44 eine hochempfindliche Wirkung auf die Größe des Flusses sicherstellt, kann der Fluß im Luftspalt sehr genau eingestellt werden. Der Maßstahbeiwert des Beschleunigungsmessers, welcher diesem Fluß direkt proportional ist, kann deshalb sehr genau, d. h innerhalb sehr enger Grenzen, eingestellt werden.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Beschleunigungsmesser zur Ermittlung von Beschleunigungen entlang einer geraden Bezugsachse und Abgabe eines entsprechenden elektrischen Signals, mit

a) einem Pendel, welches entlang der Bezugsachse beweglich ist,

b) einem induktiven Positionsgeber für das in Pendel mit mindestens einer mit Wechselstrom beaufschlagbaren, an einem feststehenden Magneten vorgesehenen Primärspule und einer Sekundärspule am Pendel, in welcher bei einer Bewegung des Pendels eine Spannung induziert wird, und

c) mindestens einem elektromagnetischen Drehmomenterzeuger zur Rückstellung des Pendels in die Neutralstellung, welcher mit dem vom Positionsgeber abgeleiteten, elektrischen Signal beaufschlagbar und von dem feststehenden Magneten sowie einer Rückführspule am Pendel gebildet ist, welche über einen Verstärker an die Sekundärspule des Positionsgebers angeschlossen ist; 2s

gekennzeichnet durch

d) eine Kompensationsspule (42; 44) zur Einstellung der Größe des vom feststehenden Magneten (14,18, 22; 16 20, 24) erzeugten, magnetischen Flusses, welche den Magneten (14, 18, -12; 16, 20, 24) umschließt und mit der Rückführspule (38; O) am Pendel (26, 30) in Reihe geschaltet ist, und

e) einen Shunt-Widerstand ("9), welcher zur Kompensationsspule (42; 44) parallel ge- j<; schaltet und zur Einstellung des Stromes für die Kompensationsspule (42; 44) veränderlich ist.

2. Beschleunigungsmesser nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensatic isspule (42; 44) zur Einstellung des Arbeitspunktes des feststehenden Magneten (14. 18, 22; 16, 20, 24) und somit der Empfindlichkeit des Beschleunigungsmessers an eine äußere Stromquelle anschließbar ist 4>

3. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1 oder 2 mit zwei elektromagnetischen Drehmomenter/eugern /ur Rückstellung des Pendels in die Neutralstellung, deren beide feststehende Magnete einen Spalt bilden, in welchem der Kopf des Pendels fluchtend angeordnet ist, welcher die beiden in Reihe geschalteten Rückfuhrspulen trägt, dadurch gekennzeichnet, daß niindc tens ein feststehender Magnet (14. 18, 22 b/w. 16, 20. 24) mit einer Kompensalionsspulc (42 bzw. 44) verse- -,-, hen ist

4. Beschleunigungsmesser nach Anspruch '. wobei beule feststehenden Magnete jeweils mit einer Kompensationsspule versehen sind, dadurch gckcniueiüiiicl, daß die beiden Kompensation*- &o spulen (42 und 44) parallel geschaltet sind.