DE2239926A1

DE2239926A1 - Stoerungsfreier elektromagnetischer aufnehmer

Info

Publication number: DE2239926A1
Application number: DE2239926A
Authority: DE
Inventors: Said Sapir
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1971-08-20
Filing date: 1972-08-14
Publication date: 1973-03-01
Also published as: GB1340472A; IT967066B; JPS4835868A; CA1041632A; JPS5242069B2; FR2155234A5; US3755745A

Description

Deutsche Ill-Industries GmbH. 78 Freiburg/Breisgau,

den 3. Aug. 1972

P 4135 SL/Schn/ho.

Saplr ~ 3

Störungsfreier elektromagnetischer Aufnehmer

Die Erfindung bezieht sich auf einen störungsfreien elektromagnetischen Aufnehmer bei Vorrichtungen zur Erzeugung von Impulsen mit einer der Geschwindigkeit eines beweglichen Teiles direkt proportionalen Frequenz.

Bisher war es üblich, einen der Geschwindigkeit einer rotierenden Welle analogen Impuls abzunehmen, indem man ein gezahntes, ferromagnetiscta.es, einem Zahnrad ähnliches Bauteil aus magnetischem Material nahe an einem Permanentmagneten, um den eine Spule gewickelt war, vorbeilaufen ließ. Auf diese Weise wird in der Spule eine Wechselspannung induziert. Die Frequenz dieser Wechselspannung ist dann direkt proportional der Winkelgeschwindigkeit der sich bewegenden Welle«. Dieser Aufbau nach dem Stand der iEechnik itreist zwei ernsthafte Nachteile auf, die die Zahl der Zyklen am Spulenausgang ansteigen oder abfallen lassen können und dadurch ein fehlerhaftes Geschwindigkeitsanalogsignal ergeben« Zum Beispiel können Erschütterungen das Zahnrad-ähnliche Bauteil veranlassen, sich axial vor und zurück zu bewegen, also auf den Permanentmagneten zu oder von ihm weg. Nicht dazu gehörende Wechselsignale können so in der Spule erzeugt werden.

Es ist üblich, ein analoges Geschwindigkeitsmeßgerät in Antiblockierbremssystemen für Kraftfahrzeuge zu verwenden. In diesem Fall ist klar zu erkennen, daß Erschütterungen ein wesentliches Problem iiilden können. Außerdem kann im Fall

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eines Antiblockierbreinssystems die zusammen mit dem Zündsystem eines Verbrennungsmotors verwendete Spule in dem elektromagnetischen Aufnehmer zur Erzeugung eines den Geschwindigkeiten von zwei gebremsten Rädern analogen Signals eine Störspannung induzieren.

Aus dem Gesagten geht klar hervor, daß sowohl die Probleme der Erschütterung als auch der induzierten Störspannung des Standes der Technik es unmöglich machen, ein genaues Geschwindigkeitsanalogsignal zu erhalten.

Im Stand der 'Dechnik bekannte Tachometer mit gezahntem Rotor sind beschrieben und dargestellt im "Handbook of Transducers for Electronic Measuring Systems" von Harry N.Norton, Prentice Hall, Inc., Englewood Cliffs, N.J. (1969).

Die folgenden Patente beschreiben Signalübertragungssysteme, auf welche die vorliegende Erfindung sich bezieht, aber die Patente offenbaren nicht die Erfindung selbst:

US-Patent 1 935 776, 3 349 177, 3 461 390 und 3 594 555.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten und andere Nachteile zu überwinden, indem verhindert wird, daß Störungen als Signale aufgenommen werden.

"Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch eine erste Vorrichtung zur Erzeugung eines ersten, zweistufigen Signals P von vorbestimmter Phase und Frequenz, eine zweite gleichzeitig mit der ersten zu betätigende Vorrichtung zur Erzeugung eines zweiten, zweistufigen Signal« Q, dessen Frequenz nahezu gleich der des ersten Signals P ist, eine Flip-Flop-Schaltung mit einem Eingang zum Setzen und einem Eingang zum Rücksetzen,

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einen ersten und einen zweiten Inverter mit Eingängen, die .mit den Ausgängen der ersten "bzw.zweiten Vorrichtung zur Signalerzeugung verbunden sind, zur Aufnahme des ersten und zweiten" Signals, durch ein erstes und zweites Und-Gaöter mit jeweils einem ersten und einem zweiten Eingang und einem Ausgang, wobei die Eingänge dieser Und-Gatter mit dem Setz-Eingang bzw. dem Rucksetz-Eingang der Plip-Plop-Sehaltung so verbunden sind, daß bei Störsignalen, die immer gleichphasig sein werden, die Logikschaltung gesperrt ist.

Weitere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der anhängenden Zeichnungen, die lediglich zur Veranschaulichung dienen, näher beschrieben:

Pig. 1 zeigt einen seitlichen Aufriß eines Teils des Aufbaus der vorliegenden Erfindung;

Pig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines zahnradähnlichen Bauteils,der bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;

Pig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Pig. 4» zeigen graphische Darstellungen von für die erfin-

■" ' dungsgemäße Arbeitsweise eharakterischen Wellenformen und

Pig.8, zeigen schematische Darstellungen von drei weiteren 9 u. 10 ^_usführungsformen der vorliegenden Erfindung.

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Gemäß Pig. 1 ist ein zahnrad-ähnliches, ferromagnetisches Bauteil 10 mit Zähnen 11 versehen, die an einem magnetischen Aufnehmer 12 vorbeilaufen. Bas Bauteil 10 kann, wenn gewünscht, aus Weicheisen gefertigt sein; es ist an einer Welle 13 befestigt, welche in einem feststehenden Lager 14 drehbar gelagert ist. Die Welle 13 ist auf diese Weise im Lager 14 drehbar, aber nicht darin verschiebbar.

So wie das Lager 14 befestigt ist, ist auch der Aufnehmer 12 befestigt. Eine Vorrichtung 15 dreht die Welle 13.

Vorzugsweise kann das Bauteil 10 mit dem Rad eines Zugwagens fest verbunden sein, so daß ein Ausgangssignal erzeugt werden kann, welches direkt proportional zur Winkelgeschwindigkeit des Rades ist. Das Bauteil 10 ist in Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt.

Wie aus 3?ig. 3 zu ersehen ist, enthält der Aufnehmer 12 zwei Permanentmagnete 16 und 17, die vorzugsweise in derselben Richtung gepolt sind. Beispielsweise können ihre linken Encien beide Nordpole sein und ihre rechten Enden können beide SUdpole sein. Es können jedoch auch die linken Enden beider Magnete 16 und Südpole sein, wenn dies erwünscht ist.

Die Permanentmagnete 16 und 17 haben um sich in derselben Richtung gewundene Spulen 18 und 19· Das eine Windungsende der Spule 18 ist mit Erde und ihr anderes Windungsende 21 ist mit dem Eingang eines Verstärkers 22 verbunden. Das eine Windungsende 23 der Spule 19 ist ebenfalls mit Erde und ihr anderes Windungsende 24 ist mit einem Verstärker 25 verbunden. Es ist zu beachten, daß, wenn die Breite einos Jeden der Zähne 11 des Bauteils 10 gleich dem Raum zwischen den Zähnen ist, die Magnete 16 und 17 voneinander in einem Abstand A angeordnet sind, welcher gleich der Breite eines Zahnes ist.

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Die negative Halbwelle an den Ausgängen der Verstärker 22 und 25 werden jeweils durch Dioden 26 und 27 zur Erde abgeleitet. Inverter 28 und 29 sind ^eils mit den Ausgängen der Verstärker 22 und 25 verbunden'. Der Ausgang des Verstärkers 22 und der Ausgang des Inverters 29 sind auf ein Und-liioht-Gatter 30 geführt. Die Ausgänge des Inverters 28 und des Verstärkers 25 sind auf ein weiteres Und-Nicht-Gatter 31 geführt. Der Ausgang des Und-lTieht-Gatters 30 ist so verbunden, daß er den Eingang einer Flip-Flop>-Schaltuiig 32 setzt und der Ausgang des Und-ITicht-Gatters 31 ist so verbunden, daß er den Eingang der Flip-Flio-Schaltung 32 zurücksetzt.

Die Funktionsweise der Schaltung gemäß Pig. 3 ist besser zu verstehen aus der folgenden Beschreibung der Figuren 4 - 7.

Wenn zum Beispiel durch das Vorbeilaufen in Richtung B der Zähne 11 des den Magneten 16' und 17 benachbarten Bauteils (siehe Fig. 3) ein in Fig. 4 dargestelltes Signal 3''j in der Spule 18 induziert wird, so wird eine andere Spannung, wie sie mit der Bezugszahl 34 in Fig. 4 bezeichnet ist, in der Spule 19 induziert. Es ist zu beachten, daß das Signal 34 gegenüber dem Signal 33 genau um 180° phasenverschoben ist.

Da die Dioden 26 und 27 die negativen Ausgangssignale der Verstärker 22 und 25 jeweils ableiten, werden das Ausgangssignal des Verstärkers 22 sich letztlich gemäß dem Linienzug in Fig. 5 und das Ausgangssignal des Verstärkers 25 sich gemäß dem Iiinienzug 36 in Fig. 5 darstellen.

Aus dem Vorangehenden folgt, daß, obwohl die Wellenformen und 36 eine Halbwelle einer gleichgerichteten Sinuswelle zu sein scheinen, die Signale an den Ausgängen der Verstärker und 25 als zweistufige, logische Signale betrachtet werden können. So kann das Ausgangssignal des Verstärkers 22 P und das Ausgangssignal des Verstärkers- 25 Q genannt werden.

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Das Ausgangssignal des Inverters 2ü ist dann P und das Ausgangssignal des Inverters 29 QT

Die Und-Niüht-Gatter 30 und 31 werden lediglich verwendet, weil die gewählte Flip-Flop-Schaltung 32, um die gewünschte Funktion zu erfüllen, ein auf dem liull-Wert liegendes Eingangssignal, erforderte, um entweder die Anschlüsse au setzen oder zurückzusetzen. Wenn eine Flip-Flop-Schaltung verwendet wird, die nur hohe Eingangswerte erfordert, um zu setzen und zurückzusetzen, können herkömmliche Und-Gatter an Stelle der Und-Wicht-Gatter 30 und 31 eingesetzt werden. In jedem Fall kann jede« dor Und-IT ich t-Gatter 30 und 31 einfach aus einem Und-Gatter mit einem au seinem Ausgang angeschlossenen Inverter bestehen.

Zu beachten int, daß das Eingangssignal am Und-liicht-Gatter P "Q ist, wahrend das am Und-Iiicht-Gatter 31 P Q .ist. Das bedeutet, daß die Flip-Flop-Schaltung 32 gesetzt wird, wenn P einen hohen und Q einen niederen Wert hat. Dies tritt während der Halbperiode auf, die in Fig. 5 mit 0 bezeichnet ist. Die Flip-Flop-Schaltung 32 wird zurückgesetzt, wenn Q einen hohen und P einen niederen Wert hat. Dies tritt auf während der Halbwelle, die in Fig. 5 mit D bezeichnet iat. Die Flip-Flop-Schaltung 32 wird auf diese Weise mit einer Frequenz zurück gesetzt, die direkt proportional der Drehgeschwindigkeit des Bauteils 10 ist. So erscheinen am Ausgang 37 der Flip-Flop-Schaltung 32 in Fig. 3 eine Reihe von Impulsen, deren Wiederüolungsfrequenz der Geschwindigkeit des Bauteils 10 direkt proportional ist.

Die Art und Weise, wie die Vorrichtung gemäß der Erfindung ungewollt induzierte Spannungen oder Störsignale aussondert, ist folgende. Wenn die Magneten 16 und 17 einem starken, wechselnden Magnetfeld unterworfen werden, das dieselbe Rich tung wie die Achsen der Magnete 16 und 17 hat oder das eino

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Komponente in dieser Richtung hat, so werden die in den Spulen 18 und 19 induzierten Signale gleichphasig sein, wie es durch die Linienzüge 38 und 39 in Fig. 6 angedeutet ist. Wenn also diese Signale in den Spulen 18 und 19 induziert werden, so werden die entsprechenden Ausgangssignale der Verstärker 22 und 25 einen Verlauf gemäß den Linienzügen 40 und 41 in Fig. 7 nehmen.

Aufgrund dieser Tatsache wird in diesem Pall P einen hohen Wert haben, wenn Q einen hohen Wert hat und P wird einen niederen Wert haben, wenn Q einen niederen Wert hat und keines der Und-Nicht-Gatter 30 und 31 wird zu einem Zeitpunkt ein Ausgangssignal erzeugen. Keine Impulse werden der Impulsreihe, die am Ausgang 37 der Flip-Flop-Schaltung 32 erzeugt wird, hinzugefügt oder davon abgezogen, v/as andernfalls die Entstehung eines falschen Geschwindigkeitsanalogsignals verursachen würde.

Es ist auch ein Vorteil der vorliegenden Erfindung;, daß jede auf Vibration oder irgendwelchen anderen Gründen beruhende axiale Bewegung des Bauteils 10 in Bezug auf die Magnete und 17 oder umgekehrt gleichphasige Spannungen in den Spulen 18 und 19 induzieren wird. Wieder werden diese gleichphasigen Spannungen durch den logischen Schaltkreis, wie zuvor in Verbindung mit den Figuren 6 und 7 erläutert, ausgesondert.

Ein herkömmlicher Impulsfrequenzdetektor kann an den Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 32 angeschlossen sein, um die Impulswiederholungsfrequenz der «■"'aran erscheinenden Impulse visuell anzuzeigen. Genauso kann dag Impulsausgangssignal der Flip-Flop-Schaltung 32 in einem herkömmlichen Antiblockierbremssystem an einem Kraftfahrzeug verwendet werden.

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Die Spulen 18 und 19 sind vorzugsweise gleich oder identisch und in derselben Richtung gewunden, aber eine kann auch in der umgekehrten Richtung gewunden sein, wenn ihre Anschlüsse umgekehrt verbunden sind.

Die Magnete 16 und 17 müssen nicht, aber sind vorzugsweise Stabmagnete mit einem einheitlichen Querschnitt. Die Achsen der Magnete 16 und 17 verlaufen parallel zueinander und zur Drehachse der Welle 13·

Der Abstand zwischen den Magnetachsen beträgt vorzugsweise η d, wobei η irgendeine positive, ungerade ganze Zahl ist und d der halbe Abstand zwischen den Mittelpunkten zweier unmittelbar aufeinanderfolgender Zähne 11 ist. Vorzugsweise ist η = 1, um sicher zu stellen, daß gleichphasige Schwingungen oder andere un'erwünschterweise in den Spulen 18 und induzierte Spannungen von gleicher Phase und/oder Amplitude sind.

Die Dioden 26 und 27 können in jeder Richtung geschaltet sein, solange die Gatterlogik entsprechend ist. Dasselbe gilt hinsichtlich der Windungsrichtung und Verbindung der Spulen 18 und 19.

Die Zähne 11 in Fig. 2 ragen von einer Scheibe ab, die ein mittiges, zylindrisches Loch aufweist, die Scheibe ist ein rechter Zylinder abgesehen von dem Loch. Die Zähne 11 haben alle dieselbe Nennweite. Der Nennabstand zwischen jedem unmittelbar nebeneinanderliegenden Zahnpaar ist gleich der Nennweite der Zähne. Jedoch ist jeder Zahn tatsächlich bestimmt durch vier Oberflächen. Zwei Oberflächen liegen auf Teilen von zur Achse des Lochs konzentrischen imaginären Zylindern. Die anderen zwei Oberflächen sind flach und liegen auf imaginären, flachen Ebenen, die durch die Achse des Loches verlaufen. Für eine Gesamtzahl von 16 Zähnen z.B. schneiden

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Sien die irgendeinen Zahn "bestimmenden, flachen Ebenen in einem Winkel von

360° : (16 Zähne +16 Zwischenräume) ° =11,25°

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Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist in keiner Weise beschränkt auf eine bestimmte Form des in Pig. 2 dargestellten und hier beschriebenen Bauteils 10. Das Bauteil kann von jedem herkömmlichen Aufbau sein.

Obwohl die Wellenformen der i'iguren 4-7 näherungsweise sinusförmig gezeigt wurden, müssen sie das nicht sein und werden es im allgemeinen auch nicht sein. Sie werden lediglich periodisch und wechselnd sein.

Die Größe A in Pig. 3 ist vorzugsweise nd, wobei η = 1 ist; jedoch wenn diese Bezeichnung der Größe A oder ihr Äquivalent im folgenden und in den Ansprüchen eingesetzt wird, soll sie hiermit jeden Abstand außer A ~ 2 nd einschließen.

Wenn die Spulen 18 und 19 entgegengesetzt gewickelt sind und ihre Verbindungen nicht entgegengesetzt vorgenommen werden, so arbeitet die Erfindung genauso gut, wenn die Logik der Gatter 30 und 31 jeweils auf PQ und PQ geändert wird.

Die Dioden 26 und 27 können ganz weggelassen werden, wenn beide Inverter und beide Gatter mit Sicherheit unempfindlich sind auf negative, an sie angelegte Spannungen.

Das Ergebnis kann verbessert werden, indem man das Ausgangssignal der Plip-Plop-Schaltung 32 einen Differentiator passieren läßt. Die Gesamtzahl der Impulse (wobei beide positive

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und negative gezählt werden) wird auf diese Weise verdoppelt. Jeder Ausgangsinipuls am Differentiator würde dann der Bewegung des Bauteils 10 um einen halben Zahn entsprechen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt Fig. 8. Der gesamte Aufbau ist dabei links von den Dioden 26 und 27 identisch mit dem in Pig. 3 gezeigten, ausgenommen, daß das Windungsende 21 der Spule 18 geerdet ist, anstatt mit dem Verstärker 22 verbunden zu sein und daß das Windungsende 20 der Spule 18 mit dem Verstärker 22 verbunden ist, anstatt geerdet zu sein. Ebenfalls in Fig. 8 dargestellt sind die Inverter 42 und 43, die Und-Nicht-Gatter 44 und 45 und eine Flip-Elop-Schaltung 46. Die Logik des Gatters 45 lautet PQ, die des Gatters 44 PQ.

Diese Beschreibung enthält viele Einzelheiten. Die Erfindung ist jedoch keineswegs auf diese Einzelheiten beschränkt, sie hat vielmehr einen viel breiteren Anwendungsbereich, wie noch beschrieben wird.

Die Erfindung kann auf andere Weise zur Unterscheidung von Störsignalen in einem Signalübertragungssystem verwendet werden. Es wird angenommen, daß die Art und Weise, in welcher die Unterscheidung von Störsignalen bewirkt wird, nicht klar zu durchschauen ist.

In Fig. 9 ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die einen Sendekreia 100 und einen Empfängerkreis 110 enthält, welche durch zwei Übertragungsleitungen 120 und 130 verbunden sind. Es versteht sich, daß die Leitungen 120 und 130 nicht eine herkömmliche zweifache Übertragungsleitung bilden. Es ist zu beachten, daß der negative Pol einer Batterie 140 im Sendekreis 100 bei 150 geerdet ist. So kann in manchen Fällen eine dreifache übertragungsleitung, erforderlich sein, d.h.

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eine Erdleitung kann notwendig sein.

Wie in Pig. 9 durch die horizontalen, strichlierten Linien angedeutet ist, werden oder können die Leitungen 120 und 130 natürlich sehr lang sein im Verhältnis zu den Blöcken 100 und 110 in Pig. 9· Die Leitungen 120 und 130 können auch sehr lang sein im Vergleich zur Gesamtabinessung des tatsächlichen Rüstzeugs, das durch die Blöcke 100 und 110 dargestellt wird.

In Pig. 9 verbindet ein Schalter 160 die Batterie HO mit der Übertragungsleitung 120, während -der Zeitabschnitte, in denen er durch eine Betätigungsvorrichtung 170 geschlossen ist.

Innerhalb des Schaltkreises 100 ist eine Verbindungsstelle vmmittelbar neben dem Schalter 160 vorgesehen. Von dieser Verbindungsstelle 180 aus ist ein Inverter 190 mit der Leitung Ί30 verbunden.

Eine Plip~Plop-Sehaltung 220 hat einen Eingang 230 für den Schaltzustand "1" und einen Eingang 240 für den Schaltzustand "0", sie hat außerdem einen Ausgang 250, welcher der Ausgang entweder für den Schaltzustand "0" oder "1" sein kann. Der Ausgang 250 ist verbunden mit einem herkömmlichen Reihenimpuls-Dekoder 260. Die Und-Hicht-Gatter 270 und 280 haben Ausgänge, die jeweils mit den Eingängen 230 und 240 der Plip-Plop-Schaltung 220 verbunden sind. Ein Inverter 290 ist von der Leitung 120 aus mit einem der Eingänge des Und-Ficht-Gatters 270 verbunden und ein weiterer Inverter 300 ist von der Leitung 130 aus mit einem der Eingänge des Und-Nicht-Gatters 280 verbunden. Die Leitung 120 ist direkt mit,dem anderen Eingang des Und-Nicht-Gatters 280 und die Leitung 130 mit dem anderen Eingang des Und-lTicht-Gatters 270 Verbunden.

In Übereinstimmung mit dem obengesagten gilt: Wenn ein Signal P durch die Leitung 120 und ein Signal Q durch die Leitung übertragen wird, dann ist die Logik des Und-Nicht-Gatters 270

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PQ und die des Und-lUcht-Gatters 280 PQ.

Wenn die Leitungen 120 und 130 auf ihrer ganzen Länge vom Schaltkreis 100 zum Schaltkreis 110 verhältnismäßig nah aneinandergetaLten v/erden, indem z.B. ein verdrehtes Leitungs— paar verwendet wird, so werden die in den Leitungen 120 und 130 induzierten Störungen in Phase sein. Das Signal Q jedoch ist eine umgekehrte Form des Signals P. Es fällt daher sofort auf, daß die Verwendung der Logik der Und-Nicht-Gatter 270 und 200 eine zuverlässige Funktionsweise ergibt, d.h. der Schaltkreis 110, ausgenommen der Dekoder 260, sondert die Störungen aus.

Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 10 dargestellt, sie enthält einen Sendekreis 310. Der Empfangskreis für den Sendekrei3 310 kann übereinstimmen mit dem Empfangskreis 110, wenn der Dekoder 260 ersetzt wird durch einen Phasendetektor oder einen Frequenzdiskriminator.

Gemäß Fig. 10 enthält der Schaltkreis 310 einen FM-Übertrager 320 und einen Inverter 330 wie zuvor. Diesmal ist zu beachten, daß die Signale P und Q frequenzmodulierte Sinuswellen sind, die gegeneinander um 180° phasenverschoben sind. Die Dioden 200 und 210 leiten die negative Halbwelle der Signale P und Q in Fig. 10 zur Erde ab. Die positiven Halbwellen können mit oder ohne Rechteckformung für die Logikschaltung verwendet werden.

Es sei ausdrücklich bemerkt, daß, wenn andere geeignete Messungen, wenn nötig, gemacht werden, im hier beschriebenen und dargestellten erfindungsgemäßen Gerät Änderungen vorgenommen werden können. Solche Änderungen können, ohne von der Erfindung abzuweichen, zumindest wie folgt vorgenommen werden.

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(1) Die Riclitung entweder einer oder beider Spulenwindungen 18 und 19 kann umgekehrt werden.

(2) Die Verbindungen entweder einer oder "beider Spulen 18 und 19 können umgekehrt werden.

(3) Die Verstärker 22 und 25 können

(a) beide invertierend

(b) beide nicht invertierend oder

(c) der eine kann invertierend, der andere nicht invertierend sein.

(4) Die Polung der einen oder beider Dioden'26 und 27 kann umgekehrt sein. Alternativ kann die Polung nur einer der Dioden 26 und 27 umgekehrt sein; welche spielt keine Rolle.

(5) Es kann die Logik PQ und PQ oder alternativ die Logik PQ und PQ verwendet werden. In Pig. 3 können beide Verstärker 22 und 25» wenn erwünscht, invertierend sein.

Der Ausdruck "nahezu in Phase" wird hiermit für den Gebrauch hierin und in den Ansprüchen definiert als innerhalb ungefähr + 90 elektrischer Grade.

Der Ausdruck "nahezu um 180° phasenverschoben" wird hiermit für den Gebrauch hierin und in den Ansprüchen definiert als zwischen ungefähr 90 bis 270 elektrischer Grade.

Die Anordnung gemäß Fig. 11 kann anstelle der Inverter der Und-Nicht-Gatter und der Flip-Flop-Schaltung jeweils in den Figuren 3,8, und 9 gesetzt werden.

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In Pig. 11 sind Eingangsleitungen vorgesehen, die mit 400 und 401 bezeichnet sind und eine Ausgangsleitung, die mit 402 bezeichnet ist. Die Eingangsleitung 400 ist mit einem Eingang eines Und-Gatters 403 direkt und mit einem Eingang eines weiteren Und-Gatters 404 über einen Inverter 405 verbunden. Ähnlich ist die Eingangsleitung 401 mit dem anderen Eingang des Und-Gatters 404 direkt und mit dem anderen Eingang des Und-Gatters 403 über einen Inverter 406 verbunden.

Eine mit 407 bezeichnete Flip-i'lop-Schaltung ist vorgesehen, welche Oder-Nicht-Gatter 408 und 409 enthält, die Eingangssignale von den Ausgängen der Und-Gatter 403 bzw. 404 erhalten. Der Ausgang des Oder-Nicht-Gatters 409 ist mit dem anderen Eingang des Oder-Nicht-Gatters 408 verbunden. Umgekehrt ist der Ausgang des Oder-Nicht-Gatters 408 mit dem anderen Eingang des Oder-Nicht-Gatters 409 von einer Verbindungsstelle 410 mit der Ausgangsleitung 402 aus verbunden; die Ausgangsleitung 402 verläuft vom Ausgang des Oder-Nicht-Gatters 408 über die Verbindungsstelle 410.

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Claims

Deutsche ITT-Industries GmbH. 78 Freiburg/Breisgau,· den 3. Aug. 197?. P 4135 Sl/Sehn/ho. . Sapir - 8

1. Störungsfreie elektro-magnetische Aufnenmerschaltung bei Vorrichtungen zur Erzeugung von Impulsen mit einer der Geschwindigkeit eines beweglichen Teiles direkt proportionalen !frequenz, gekennzeichnet durch eine erste Vorrichtung zur Erzeugung eines ersten, zweistufigen Signals P von vorbestimmter Phase und !frequenz, eine zweite gleichzeitig mit der ersten zu betätigende Vorrichtung zur Erzeugung eines zweiten, zweistufigen Signals Q, dessen !Frequenz nahezu gleich der des ersten Signals P ist, eine Flip-Flop- Schaltung (32,46,220) mit einem Eingang zum Setzen (S) und einem Eingang zum Rücksetzen (R), einen ersten (28,42,290) und einen zweiten Inverter (29₅ 43, 300) mit Eingängen, die mit den Ausgängen der ersten bzw. zweiten Vorrichtung zur Signalerzeugung verbunden sind, zur Aufnahme des ersten (P) und zweiten Signals (Q), durch ein erstes (30,44,270) und zweites Und-Gatter (31,45,280) mit jeweils einem ersten und einem zweiten Eingang und einem Ausgang, wobei die Eingänge dieser Und-Gatter mit der ersten und zweiten Vorrichtung zur Signalerzeugung bzw. mit den Ausgängen des ersten und zweiten Inverters verbunden sind und die Ausgänge dieser Und-Gatter mit dem Setz-Eingang (S) bzw. dem Rucksetz-Eingang (R) der Flip-Flop-Schaltung (32,46,220) verbunden sind.

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2. Elektro-magnetische Aufnehnerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Eingang des ersten Und-Gatters (44) mit der ersten bzw. zweiten Vorrichtung zur Signalerzeugung ver-r bunden sind und der erste und zweite Eingang des zweiten Und-Gatters (45) mit den Ausgängen des ersten und zweiten Inverters (42,43) verbunden sind und der Ausgang des ersten Und-Gatters (44) mit dem Setz-Eingang (S) der Flip-Flop-Schaltung (46) und der Ausgang des zweiten Und-Gatters (45) mit dem Rücksetz-Eingang (R) der Flip-Flop-Schaltung (46) verbunden ist.

3. Elektro-magnetische Aufnehmerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase des zweiten Signals (Q) nahezu gleich der des ersten Signals (P) ist.

4. Elektro-magnetische Aufnelimerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichne t, daß die ersten Eingänge des ersten und zweiten Und-Gatters (30,31) mit der ersten bzw. zweiten Vorrichtung zur Signalerzeugung verbunden sind, daß die zweiten Eingänge des ersten und zweiten Und-Gatters (30,31) mit den Ausgängen des ersten bzw. zweiten Inverters (28,29) verbunden sind, der Ausgang des ersten Und-Gatters (30) mit dem SetzrEinganß (S) der Flip-Flop-Schaltung (32) und der Ausgang des zweiten Und-Gatters (31) mit dem Rücksetz-Eingang (R) der Flip-Flop-Schaltung (32) verbunden ist.

5. Elektro-magnetische Aufnehmerschaltung nach Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Signal (Q) gegenüber dem ersten Signal (P) nahezu um 180° phasenverschoben ist.

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6* Elektra-inagnetisehe Aufnahmevorrichtung mit einer- Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, g e kenn -ze i e h η e t durch eine Grundplatte, einen ersten und einen zweiten elektro—magnetischen Aufnehmer, die in einer festen Stellung, in Bezug auf die Grundplatte montiert sind* ein auf der Grundplatte um eine erste Achse drehbar montiertes, bewegliches Teil, ein mit dem "beweglichen Teil fest verbundenes, mit ihm nahe an äen Aufnehmers {12} v/orbei bewegbares ferromagnetisches Ankerteil .{10) mit einer Vielzahl von gleichmäßig und winklig: von—einander entfernten Zahnen (11), die durch Zwischenräume voneinander getrennt sind und alle in einem vorbestimmten Abstand von der Drehachse dieses Ankerteils {1-0} angeordnet sind,- wobei der erste und zweite Aufnehmer einen ersten (tß); bzw. zweiten Permanentmagneten (17) beinhalten, deren durch die BoIe verlaufende Achsen zueinander und zur ersten Achse nahezu pa— , rallel verlaufen und die mit einer ersten (18) und zweiten Spule (19) umwiclcelt sind und wobei die Zähne (11) nahezu parallel zur ersten Achse auf diese Magnete (16,171 zuragen, deren den Zähnen am nächsten liegende Pole in ihrer Bewegungsrichtung einen Abstand von ungefähr nd haben, wobei η irgendeine positive ungerade Zahl und d der halbe Abstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Zähnen ist,

weiter gekennzeichnet durch eine mit der ersten Spule (18) verbundene erste Vorrichtung zur Erzeugung eines ersten periodischen, ,zweistufigen Signals P abhängig von und synchron mit der Bewegung der Zähne (11) und Zwischenräume vorbei am ersten Magneten (16) eine mit der zweiten Spule (19) verbundene zweite Vorrichtung zur Erzeugung eines zweiten periodischen, zweistufigen Stgnals Q abhängig von und synchron mit der Bewegung der Zähne (11) und Zwischenräume vorbei am zweiten Magneten (17)» wobei das erste und zweite Signal dieselbe Frequenz haben, durch eine Flip-Flop-Schaltung (32,46) mit einem Setz-Bingang und einem Rücksetz-Eingang, einen ersten (28,42) und einen zweiten Inverter

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(29,43)» deren Eingänge mit den Ausgängen der ersten bzw. zweiten Vorrichtung zur Signalerzeugung verbunden sind um das erste bzw. zweite zweistufige Signal aufzunehmen, durch. ein erstes (30,44) und zweites Und-Gatter (31,45) mit «jeweils einem ersten und zweiten Eingang und einem Ausgang, wobei die Eingänge dieser Und-Gatter mit der ersten und zweiten Vorrichtung zur Signalerzeugung bzw. mit den Ausgängen des ersten und zweiten Inverters verbunden sind und die Ausgänge dieser Und-Gatter mit dem Setz-Eingang (S) bzw. dem Rücksetz-Eingang (R) der Flip-Flop-Schaltung (32,46,220) verbunden sind.

7.Elektromagnetiache Aufnehmervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spulen (18,19) im wesentlichen in derselben Weise und in derselben Richtung um den jeweiligen der Magnete (16,17) gewickelt sind, die beide von im wesentlichen derselben Größe und Form und zwar in Längsrichtung polarisierte Stabmagnete sind, daß die erste und zweite Vorrichtung zur Signalerzeugung einen ersten (22) und zweiten Verstärker (25) umfassen, die mit der ersten (18) bzw. zweiten Spule (19) verbunden sind, wobei das entsprechende Ende jeder Spule (18,19) mit einem Punkt eines Bezugspotentials verbunden ist, daß eine erste und zweite Diode (26,27) mit dem Ausgang des ersten (22) bzw. zweiten Verstärkers (25) und diesem Punkt eines Bezugspotentials verbunden sind und der erste (28,42) und zweite Inverter (29,43) mit den Ausgängen des ersten (22) bzw. zweiten Verstärkers (25) verbunden sind.

8. Elektromagnetische Aufnehmervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß beide Dioden (26,27) in Bezug auf den Punkt des Bezugspotentials in derselben Richtung gepolt sind.

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9. Elektrö-magiietische Aufnehmervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η s e i c h η e t, daß die Dioden (26,27) so gepolt sind, daß in der Richtung vom Punkt des Be25ugspötentials wegleitend sind.

10. Elektromagnetische Aufiiehmervorrichtung nach einem der Ansprüche 6"- 9, dadurch gekennze i c h η e t, daß der erste und zweite Eingang des ersten Und~Gatters

(44) mit der ersten "bzw. zweiten Vorrichtung zur Signalerzeugung verbunden sind, der erste und zweite Eingang des zweiten IJnd-Gatters (45) mit den Ausgängen des ersten (42) bzw. zweiten Inverters (43) verbunden sind, daß der Ausgang des ersten Uhd'-Gatters (44) mit dem Setz-Eingang (S) und der Ausgang des zweiten Und-Gatters

(45) mit dem Rucksetz-Eingang (R) der Flip-Flop-Schaltung

(46) verbunden ist.

11. Elektro-magnetische Aufnelimervorrichtung. nach Anspruch 10, dadurch gekennze lehnet, daß das zweite Signal (Q) mit dem ersten Signal (P) nahezu gleichphasig ist.

12. Elektro-magnetische Aufnehmervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der gleiche Pol beider Magnete (16,17) dem n&he vorbeilaufenden Ankerteil (10) zugewandt ist.

13· Elektro-magnetische Aufnehmervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennze ichnet, daß die erste Vorrichtung zur Signalerzeugung einen ersten invertierenden Verstärker (22) beinhaltet, dessen Eingang mit einem Windungsende der ersten Spule (18) und dessen Ausgang mit dem Eingang des ersten Inverters (42) und mit dem

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ersten Eingang des ersten Und-Gatters (44) verbunden is^, daß eine Diode (26) vom Ausgang des ersten Verstärkers (2?) mit Erde verbunden ist und in Richtung von Erde zum Verstärker (22) gepolt ist, daß die zweite Vorrichtung zur Signalerzeugung einen zweiten invertierendεη Verstärker (25) enthält, dessen Eingang mit dem einen Windungsende der zweiten Spule (19)» das dem genannten Windungsende der ersten Spule (18) entspricht, verbunden ist und dessen Ausgang mit dem Eingang des zweiten Inverters (43) und mit dem zweiten Eingang des ersten Und-Gatters (44) verbunden ist, daß eine zweite Diode (27) vom Ausgang des zweiten Verstärkers (25) zu Erde verbunden ist und in Richtung von Erde zum Verstärker (25) gepolt ist, daß die anderen Windungsenden der Spulen (18,19) mit Erde verbunden sind und die Spulen (18,19) im wesentlichen in derselben Weise und derselben Richtung um den jeweiligen Magneten (16,17) gewickelt sind, daß beide Magneten (16,17) von im wesentlichen gleicher Größe und Form sind vorzugsweise in Längsrichtung polarisierte- Stabmagnete und daß jeder Zahn (11) des Ankerteils gleich breit ist wie der Zwischenraum zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Zähnen, also η =. 1 ist.

14.Elektro-magnetische Aufnehmervorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz f des zweistufigen Signals gegeben ist durch die Pormal

f = RN

bO

wobei

f die Zyklen pro Sekunde ist
R die Winkelgeschwindigkeit des Ankerteils in Umdrehungen

pro Minute, und
N die Gesamtzahl der Zähne ist.

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15· Elektro-magnetische Aufnehinervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennze ichne t, daß die ersten Eingänge des ersten (30) und zweiten Und-G-atters (31) mit der ersten bzw. zweiten Vorrichtung zur Signalerzeugung verbunden sind, die zweiten Eingänge des ersten (30) und zweiten Und-Gatters (31) mit den_Ausgängen des zweiten (29) und ersten Inverters (28) verbunden sind, der Ausgang des ersten Und-G-atters (30) mit dem Setz-Eingang (S) und der Ausgang des zweiten Und-Gatters (31) mit dem Rücksetz-Eingang (R) der Plip-Elop-Schaltung (32) verbunden ist.

16. Elektro-magnetische Aufnehmervorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Signal (Q) gegenüber dem ersten Signal (P) um nahezu 180 phasenverschoben ist.

17. Elektro-magnetische Aufnehmervorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der gleiche Pol der beiden Magnete (16,17) dem nahe vorbeilaufenden Ankerteil (10) zugewandt ist.

18. Elektro-magnetische Aufnehmervorrichtung mach Anspruch 17; dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorrichtung zur Signalerzeugung einen ersten invertierenden Verstärker (22) aufweist, dessen Eingang mit dem einen Windungsende der ersten Spule (18) und dessen Ausgang mit dem Eingang des ersten Inverters (28) und dem ersten Eingang des ersten Und-Gatters (30) verbunden ist, daß eine erste Diode (26) vom Ausgang dieses ersten Verstärkers (22) mit Erde verbunden und in Richtung von Erde zum Verstärker gepolt ist, daß die zweite Vorrichtung zur Signalerzeugung einen zweiten invertierenden Verstärker • (25) aufweist, dessen Eingang mit dem einen Windungsende

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der zweiten Spule (19), das dem Windungsende der ersten Spule (10) entspricht, verbunden ist und dessen Ausgang mit dem Eingang des zweiten Inverters (29 und dem zweiten Eingang des zweiten Und-Gatters (31) verbunden ist, daß eine zweite Diode (27) von diesem zweiten Verstärker (25) mit Erde verbunden und in Richtung von Erde zum Verstärker gepolt ist, daß die anderen Windungsenden der Spulen (18,19) mit Erde verbunden sind, beide Spulen im wesentlichen in derselben Weise und derselben Richtung um den jeweiligen Magneten (16,17) gewickelt sind, beide Magnete (16,17) von im wesentlichen gleicher Größe und Form, vorzugsweise in Längsrichtung polarisierte Stabmagnete sind und daß jeder der Zähne (11) am Ankerteil (10) gleich breit ist wie der Abstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Zähnen (11) also η = 1 ist.

19· Elektro-magnetische Aufnehinervorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennze ichnet, daß die Frequenz f des zweistufigen Signals gegeben ist durch die Formel

f = RN

wobei

f die Zyklen pro Sekunde

R die Winkelgeschwindigkeit des Ankerteils

in Umdrehungen pro Minute und N die Gesamtzahl der Zähne ist.

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