DE2252867C2 - Measuring device for measuring the movement of a body and / or quantities related to the movement - Google Patents
Measuring device for measuring the movement of a body and / or quantities related to the movementInfo
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Description
4o4o
Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zur Messung der Bewegung eines Körpers und/oder mit der Bewegung zusammenhängender Größen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a measuring device for measuring the movement of a body and / or with the movement related sizes according to the preamble of claim 1.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein derartiges Meßgerät so auszubilden, daß es möglichst wenig den Meßvorgang beeinflußt und sich dementsprechend nur unmerklich abnutzt.It is the object of the invention to design such a measuring device in such a way that the measuring process is as little as possible influenced and accordingly wears out only imperceptibly.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Lehre nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1.This object is achieved according to the invention by the teaching according to the characterizing part of the patent claim 1.
Indem das erfindungsgemäße Meßgerät ein einfaches magnetisches Stahlband verwendet, zeichnet eS sich zudem durch besondere Einfachheit aus. *Because the measuring device according to the invention uses a simple magnetic steel strip, it is distinguished also characterized by particular simplicity. *
Dazu tragen auch die für sich seit längerer Zeit bekannten Reed-Schalter bei:The reed switches, which have been known for a long time, also contribute to this:
Diese besitzen insbesondere zwei Nickel-Eisen-Zungen, die in ein Glasröhrchen so eingeschmolzen sind, daß an ihren Enden ein Luftspalt sich ausbildet. Unter der Einwirkung eines Magnetfelds ziehen sich die Zungen ein. Infolge von Schutzgasfüllung und Kontaktvergoldung sind die Reed-Schalter unempfindlich gegen äußere Einflüsse wie Feuchtigkeit und korrodierende Gase. Der einfache Aufbau ermöglicht eine automatisehe Fertigung und damit eine gleichbleibende optimale Justierung und schließlich auch einen niedrigen Preis. Die Schaltzeiten betragen größenordnungsmäßig 1 ms.These have in particular two nickel-iron tongues that are melted into a glass tube so that that an air gap is formed at their ends. Under the influence of a magnetic field, the Tongues. As a result of the inert gas filling and contact gold plating, the reed switches are insensitive to external influences such as moisture and corrosive gases. The simple structure enables an automatic marriage Manufacturing and thus a constant optimal adjustment and finally also a low price. The switching times are on the order of 1 ms.
Zweckmäßigerweise ist der Magnet ein Dauermagnet. The magnet is expediently a permanent magnet.
In diesem Zusammenhang ist noch folgender Stand der Technik bekanntgeworden:In this context, the following prior art has become known:
1. (vgl. DE-AS 12 88 195) eine Einrichtung zum Speichern einer Anzeige oder einer Information mittels eines mit einem senkrecht zur Drehachse austretenden magnetischen Felds versehenen drehbaren Elementes und einer magnetischen Energiequelle, die zum Drehen des Elementes dient, wobei die Stellung des drehbaren Elementes dem Inhalt der Anzeige bzw. der Information entspricht, und wobei ein zweites, dem ersten ähnliches, drehbares und mit einem magnetischen Feld versehenes Element vorgesehen ist; es geht dort also nicht um die Messung einer Bewegung oder einer damit zusammenhängenden Größe, sondern um die Erfassung einer Stellung bzw. Lage;1. (cf. DE-AS 12 88 195) a device for storing a display or information by means of a rotatable one provided with a magnetic field emerging perpendicular to the axis of rotation Element and a magnetic energy source, which is used to rotate the element, wherein the position of the rotatable element corresponds to the content of the display or the information, and a second, similar to the first, rotatable and provided with a magnetic field Element is provided; So it is not about measuring a movement or one with it related size, but about the detection of a position or position;
2. (vgl. DE-OS 17 73 876) ein Anzeige- und Meßgerät für magnetische und mechanische Größen, die jedoch stationäre Größen sind, nämlich z. B. die Stärke von Dauermagneten oder Dicke von nicht magnetischen Schichten auf Eisen oder die bloße Ai.zeige von Doppelblättern oder von Fehlblättern in Druck- und Papiermaschinen; dabei wird die zu messende Größe mittels eines mit einer elektrischen Wicklung gesteuerten Reed-Kontaktes angezeigt oder gemessen, der in einem von der zu messenden Größe beeinflußten Feld eines Magnetsystems angeordnet ist; und2. (see. DE-OS 17 73 876) a display and measuring device for magnetic and mechanical quantities, which, however, are stationary quantities, namely e.g. B. the Thickness of permanent magnets or thickness of non-magnetic layers on iron or the bare Ai. Display of double pages or missing pages in printing and paper machines; it becomes too measured variable displayed by means of a reed contact controlled by an electrical winding or measured in a field of a magnetic system that is influenced by the quantity to be measured is arranged; and
3. (vgl. DE-AS 12 51542) eine relativ aufwendige Vorrichtung zur Umformung mechanischer Verschiebungen in eine analoge elektrische Größe3. (cf. DE-AS 12 51542) a relatively expensive one Device for converting mechanical displacements into an analog electrical quantity
— mit einer Schiene aus magnetischem Material, auf der in gleichmäßigem Teilungsschrilt in Längsrichtung magnetische Unstetigkeiten angebracht sind, und- with a rail made of magnetic material, on which in even graduation steps in Longitudinal magnetic discontinuities are attached, and
— mit einem relativ zu der Schiene verschiebbaren Meßkopf einschließlich einem Magnetkreis mit zwei Schenkeln, der Wechselstromwicklungen trägt, wobei die von den Wechselstromwicklungen abgenommenen Meßgrößen einer Anzeigevorrichtung so zugeführt werden, daß diese daraus einen Anzeigewert für die gegenseitige Verschiebung zwischen Meßkopf und Schiene ableitet,- With a measuring head which can be displaced relative to the rail, including a magnetic circuit with two legs that carries alternating current windings, the one from the alternating current windings Taken measured variables are fed to a display device in such a way that this results in a display value for derives the mutual displacement between measuring head and rail,
— wobei jeder Schenkel des Meßkopfes zwei Zahnreihen mit mehreren Zähnen aufweist, deren Zahnteilung gleich dem Teilungsschritt der magnetischen Unstetigkeiten der Schiene ist,- Each leg of the measuring head has two rows of teeth with several teeth, whose tooth pitch is equal to the pitch of the magnetic discontinuities in the rail is,
— wobei die beiden Zahnreihen des gleichen Schenkels in bezug auf die damit zusammenwirkenden magnetischen Unstetigkeiten der Schiene um einen Bruchteil des Teilungsschrittes relativ zueinander versetzt sind,- The two rows of teeth of the same leg with respect to those cooperating therewith magnetic discontinuities in the rail by a fraction of the pitch are offset relative to each other,
— wobei die beiden Zahnreihen des einen Schenkels außerdem relativ zu den beiden Zahnreihen des anderen Schenkels in bezug auf die damit zusammenwirkenden magnetischen Unstetigkeiten der Schiene um einen Bruchteil des Teilungsschrittes versetzt sind,- The two rows of teeth of one leg also relative to the two Rows of teeth of the other leg in relation to the magnetic interacting therewith Discontinuities in the rail are offset by a fraction of the pitch,
— wobei jede der vier Zahnreihen von einer eigenen Abnahmewicklung umschlungen ist und- Each of the four rows of teeth is wrapped in its own removal winding and
— wobei die beiden die Zahnreihen des Schenkels umschließenden Abnahmewicklungen jeweils gegensinnig in Serie geschaltet sind;- The two take-off windings enclosing the rows of teeth of the leg, respectively are connected in series in opposite directions;
der dort vorgesehene, zudem verschiebbar ausgebildete
Meßkopf ist also ersichtlich sehr kompliziert, während die vorliegende Erfindung mit einer
äußerst einfachen Erfassung-Anordnung auskommt, die nämlich nur aus einen. Reed-Schalter
und einem zugeordneten Magnet, der im übrigen ein Dauermagnet sein kann, besteht;
außerdem wird dort eine analoge elektrische Größe erzeugt, während bei der vorliegenden
Erfindung vorteilhafterweise vom Meßgerät Impulse abgegeben werden, die leicht durch das
angeschlossene Impulszählwerk verarbeitbar und anzeigbar sind.the measuring head provided there, which is also designed to be displaceable, is therefore obviously very complicated, while the present invention manages with an extremely simple detection arrangement, namely only consisting of one. Reed switch and an associated magnet, which can also be a permanent magnet, exists;
in addition, an analog electrical quantity is generated there, while in the present invention the measuring device advantageously emits pulses which can easily be processed and displayed by the connected pulse counter.
Die Erfindung wird vorteilhaft ausgestaltet durch die Lehre nach den Unteransprüchen.The invention is advantageously embodied by the Teaching according to the subclaims.
Dabei ist besonders zweckmäßig die Lehre nach dem Anspruch 3, da dadurch die Anzah! der pro Zeiteinheit an das Impulszählwerk abgegebenen Impulse und damit die Meßgenauigkeit erhöht werden.The teaching according to claim 3 is particularly useful, since it results in the number! the per unit of time The pulses delivered to the pulse counter and thus the measuring accuracy can be increased.
Die Lehre nach dem Anspruch 4 ist besonders zweckmäßig, wenn der Drehkörper sich in einer Rohrleitung für strömende Masse und/oder Energie befindet, da er dann von der Masse und/oder Energie angetrieben wird und so eine Messung der Massen- und/oder Energie-Stroms ermöglicht.The teaching according to claim 4 is particularly useful when the rotating body is located in a pipeline for flowing mass and / or energy, since it is then driven by the mass and / or energy and thus a measurement of the mass and / or energy Stroms enables.
Im letzteren Fall kann das erfindungsgemäße Meßgerät insbesondere als Hauswasserzähler, Großwasserzähler, Wärmezähler, Druchflußmeßgerät wie Abwassermeßgerät Verwendung finden. Im Hinblick auf die bisher bekannten derartigen Meßgeräte ist der mit dieser Ausgestaltung der Erfindung erzielte Fortschritt besonders groß.In the latter case, the measuring device according to the invention can be used in particular as a domestic water meter, bulk water meter, Find heat meter, flow meter such as sewage meter use. With regard to on the previously known such measuring devices is the one achieved with this embodiment of the invention Progress particularly great.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail, for example, with the aid of the drawing. It shows
F i g. 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des Meßgeräts (stark schematisch);F i g. 1 shows a plan view of an exemplary embodiment of the measuring device (highly schematic);
F i g. 2 eine Vorderansicht des Ausführungsbeispiels von F i g. 1; undF i g. 2 is a front view of the embodiment of FIG. 1; and
F i g. 3 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel des Meßgeräts, wobei die obere Hälfte der Einrichtung mit den magnetischen Unstetigkeitsstellen im Schnitt gezeigt ist.F i g. 3 is a plan view of a second embodiment of the measuring device, the upper half of the Device with the magnetic discontinuities is shown in section.
Ein mit einem sich bewegenden (nicht dargestellten) Körper versehenes Band 1 aus Stahlblech hat gleichmäßig über seine Länge verteilt identische Fenster 2. Auf der einen Seite des Bands 1 befindet sich ein an sich bekannter Reed-Schalter 3, der an ein (nicht dargestelltes) Impulszählwerk angeschlossen ist. Gegenüber dem Reed-Schalter 3 liegt auf der anderen Seite des Bands 1 ein Dauermagnet 4. Der Dauermagnet 4 und der Reed-Schalter 3 bilden gewissermaßen eine magnetische Schranke.A belt 1 made of sheet steel is provided with a moving body (not shown) Identical windows 2 distributed evenly over its length. On one side of the strip 1 is located a per se known reed switch 3 which is connected to a pulse counter (not shown). Opposite to the reed switch 3 has a permanent magnet 4 on the other side of the strip 1. The permanent magnet 4 and the reed switch 3 form a kind of magnetic barrier.
Die Einwirkung des vom Dauermagneten 4 erzeugten Magnetfelds auf den Reed-Schalter 3 ändert sich im Takt der Vorbeibewegung des Bands 1, d. h., wenn eines der Fenster 2 sich zwischen dem Dauermagnet 4 und dem Reed-Schalter 3 befindet, ziehen sich Zungen 3a und 3b des Reed-Schalters aneinander an, wie in F ι g. 2 dargestellt ist, so daß von einer (nicht gezeigten) Stromquelle ein Stromimpuls an des Impulszählwerk über den Reed-Schalter 3 gegeben wird.The effect of the magnetic field generated by the permanent magnet 4 on the reed switch 3 changes in time with the movement of the strip 1, that is, when one of the windows 2 is between the permanent magnet 4 and the reed switch 3, tongues 3a and 3b are pulled of the reed switch to one another, as in FIG . 2 is shown, so that a current pulse is given to the pulse counter via the reed switch 3 from a current source (not shown).
Wenn dagegen das Vollmaterial des Bands 1 zwischen dem Reed-Schalter 3 und dem Dauermagneten 4 liegt, ist der Reed-Schalter 3 gegen das Magnetfeld vom Dauermagneten 4 abgeschirmt, so daß die Kontakte 3a und 3b offen sind.If, on the other hand, the solid material of the strip 1 lies between the reed switch 3 and the permanent magnet 4, the reed switch 3 is shielded from the magnetic field from the permanent magnet 4, so that the contacts 3a and 3b are open.
Fig.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Band 1 zu einem Ring 1 geschlossen worden und ferner ein weiteres Paar eines Reed-Schalters 3 und eines Dauermagneten 4 vorhanden ist.3 shows an embodiment in which the band 1 has been closed to form a ring 1 and further Another pair of a reed switch 3 and a permanent magnet 4 is present.
Der Ring 1 ist mit einem nicht gezeigten Drehkörper wie einem Flügelrad verbunden, der sich seinerseits in einer Rohrleitung für Materie und/oder Energie befindet, z. B. für Wasser, Wärme, Dampf, Abwasser od. dgl. Auf diese Weise kann das als Hauswasserzäbler, Großwasserzähler, Wärmezähler, Durchflußmeßgerät wie Abwassermeßgerät, insbesondere als Fühler in einem Regelkreis Verwendung finden.The ring 1 is connected to a rotating body, not shown, such as an impeller, which in turn is in a pipeline for matter and / or energy is located, e.g. B. for water, heat, steam, waste water In this way it can be used as a domestic water meter, bulk water meter, heat meter, flow meter such as sewage measuring device, especially as a sensor in a control loop.
Jedes Paar von einem Reed-Schalter 3 bzw. 3' und einem Dauermagneten 4 bzw. 4 bildet — wie bereits erwähnt — eine magnetische Schranke. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 3 sind die magnetischen Schranken gegeneinander phasenverschoben angeordnet, d. h. die Reed-Schalter geben nicht gleichzeitig einen Impuls an den Impulszähler ab. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß beim Ausführungsbeispiel von F i g. 3 doppelt so viele Impulse wie beim Ausführungsbeispiel von F i g. 1 und 2 erzeugt werden. Each pair of a reed switch 3 or 3 'and a permanent magnet 4 or 4 forms - as already mentioned - a magnetic barrier. In the embodiment of FIG. 3, the magnetic Barriers arranged out of phase with one another, d. H. the reed switches do not operate at the same time sends a pulse to the pulse counter. It is readily apparent that in the embodiment of FIG F i g. 3 twice as many pulses as in the embodiment of FIG. 1 and 2 are generated.
Durch entsprechend phasenverschobene Anordnung von η Magnetschranken wird die Impulszahl pro Zeiteinheit entsprechend auf das /j-fache erhöht. Eine andere Möglichkeit zur Impulserhöhung besteht darin, möglichst viele Fenster vorzusehen, so daß möglichst viele magnetische Unstetigkeitsstellen erreicht werden.The number of pulses per unit of time is increased by a factor of / j by a correspondingly phase-shifted arrangement of η magnetic barriers. Another possibility for increasing the pulse is to provide as many windows as possible so that as many magnetic discontinuities as possible are reached.
Ganz allgemein kann gesagt werden, daß die Anzahl der Fenster, multipliziert mit der Anzahl der Magnetschranken, sofern diese sämtlich gegeneinander phasenverschoben angeordnet sind, die Anzahl der Impulse pro Umdrehung ergibt. Je größer die Anzahl der Impulse pro Umdrehung ist, umso genauer können auch Bruchteile einer Umdrehung festgestellt werden.In general it can be said that the number of windows, multiplied by the number of magnetic barriers, if these are all arranged out of phase with one another, the number of pulses per Rotation results. The greater the number of pulses per revolution, the more accurate it can be Fractions of a revolution can be determined.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (4)
gekennzeichnet durch- which is connected to a pulse counter,
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Publications (2)
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1972
- 1972-10-27 DE DE19722252867 patent/DE2252867C2/en not_active Expired
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