DE2358031A1 - Kontaktloser impulserzeuger - Google Patents
Kontaktloser impulserzeugerInfo
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Description
Or. E. Wiegand, DipWng. W. Niemann
Or. M. Köhler, Bip!.-'sg.0. Semhordt
■■-...:.■ Prtoritanwalfo . 4Q i\ Ti
Hamburg 50 - Königstraße 28 läi Πι /J
W.26083/73 20/Eg ' "«1933
Tel. No. ο« I lit ο or οποί
Telex: 212979 karp d 2 j O ö U J I
The Singer Company, Elizabeth, New Jersey (V.St.A.)
Kontaktloser Impulserzeuger
Die Erfindung bezieht sich auf Impulserzeuger und insbesondere auf einen elektrischen kontaktlosen Impuls-,
erzeuger, welcher eine Hall-Effekt-Einrichtung verwendet, um einen Ausgangsimpuls zu erzeugen, der zur Stellung
bzw. Drehstellung einer Welle in Beziehung steht.
Elektrische Impulser-zeuger werden für elektromechanisGhe
Steuersysteme, häufig verwendet, um eine mechanische Punktion einzuleiten oder zu beendigen. Häufig muß
eine sich drehende Welle mit einem Steuermechanismus
synchronisiert werden, um die betreffende Punktion zu einem vorgeschriebenen Zeitpunkt eines bestimmten Zyklus
durchzuführen. Mechanische Stellungsfühler, welche die
Stellung einer sich drehenden Welle abfühlen, sind Ermüdung unterworfen, da die sich bewegenden Teile bei
ständigem Gebrauch verschleißen.. Statische Fühleinrichtungeri,
welche Lichtstrahlen und photoelektrische Fühler verwenden, haben sich in solchen Anwendungsbereichen als
nicht vollständig zufriedenstellend herausgestellt, wo die Atmosphäre staubgeladen ist, da Pusseln, Fasern,
Abrieb und Staub im Arbeitsbereich bewirken,; daß die
Fühler abgedunkelt oder Verdeckt werden, wodurch die Empfindlichkeit und die Genauigkeit der Fühler verringert,
wird und häufige Wartung erforderlich ist.
Andere bekannte Stellungsfühleinrichtungen, die an
einer sich drehenden Welle zur Synchronisation der Welle
verwendet werden, weisen einen an der sich drehenden
Welle befestigten oder gekuppelten Magneten auf, der
mit einem elektromagnetischen Fühler zusammenarbeitet,
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welcher einen elektrischen Impuls jeweils zu der Zeit erzeugt, wo der Permanentmagnet durch einen Spalt oder
Zwischenraum hindurchgeht, der in dem Kern des Elektromagneten vorgesehen ist. Andere bekannte Impulsgeneratoren
verwenden einen sich drehenden Magneten und eine stationäre Hall-Effekt-Einrichtung, um jeweils zu dem
Zeitpunkt einen Impuls abzufühlen und zu erzeugen, an
welchem der Permanentmagnet sich der Hall-Einrichtung nähert. Noch andere Fühleinrichtungen, welche in Verbindung
mit einer sich drehenden Welle arbeiten, verwenden einen Elektromagneten, welcher einen Kern mit einem
Luftspalt aufweist. Eine nicht flußführende bzw. -leitende Scheibe, die mit öffnungen versehen ist, ist für
gewöhnlich an der Welle befestigt oder mit dieser gekuppelt und wird in den Luftspalt des Elektromagneten
eingebracht. Wenn der nicht flußführende Teil der Scheibe sich innerhalb des Luftspaltes des Elektromagnets befindet
, werden die Flußlinien gebrochen und verringert sich die Induktivität des Elektromagnets oder hat einen niedrigen
Wert. Wenn die Scheibe sich dreht, so daß die öffnung der Scheibe sich innerhalb des Luftspaltes des Elektromagnets
befindet, erhöht sich die Induktivität des Elektromagnets bzw. hat einen hohen Wert. Diese Veränderung
des Zustands des Elektromagnets kann direkt oder indirekt verwendet werden, beispielsweise um die Rückkopplung
eines Schwingers zu steuern, um dadurch einen Ausgang zu erhalten, welcher zur Lage der Welle in Beziehung steht.
Außerdem ist ein spiralenförmig geformter Permanentmagnet bekannt, welcher an einer Welle befestigt ist, die in
der Nähe einer Hall-Einrichtung angeordnet ist. Drehung der Welle verändert den Ausgang oder den Zustand der
Hall-Einrichtung, in sich verändernden Ausmaßen relativ zur Lage bzw. 'Drehstellung der Welle, an welcher der
Magnet befestigt ist. Grundsätzlich erfordern die bekannten Einrichtungen, daß die Permanentmagneteinrichtung an
der sich drehenden Welle befestigt ist, oder daß die Flußlinien des Magnets geschnitten werden, um eine Ver-
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änderung im Zustand der Fühler herbeizuführen. Alle bekannten
Impulsgeneratoren erzeugen ein Signal, welches
auf die Stellungen der Welle eines sich drehenden Teiles
ansprechen bzw. für diese kennzeichnend sind, jedoch verwendet kein System der bekannten Systeme einen stationären permanenten Magneten und eine stationäre Hall-Effekteinrichtung,
die sich in dessen Nähe befindet, um Signalimpulse zu erzeugen, die auf diskrete Stellungen; des sich
drehenden Teiles ansprechen.
Ein Zweck der Erfindung besteht daher darin, einen kontaktlosen Impulserzeuger zu schaffen,, welcher die Nachteile
der bekannten Einrichtungen mildert oder beseitigt, indem ein Synchronisierimpuls erzeugt wird, der auf diskrete Stellungen der sich drehenden Welle anspricht bzw.
für diese kennzeichnend ist, welcher betriebszuverlässig, im wesentlichen wartungsfrei und in Atmosphären verwendet
werden kann, welche eine hohe Konzentration von Staub
oder Fasern aufweist.
Gemäß der Erfindung ist ein kontaktloser Impulserzeuger durch einen Basisteil; einen an dem Basisteil befestigten Magnetflußerzeuger; eine vermittels des Basisteils
in vorherbestimmter Beziehung zum Magnetflußerzeuger
gehalterte Fühleinrichtung niit wenigstens zwei stabilen
von dem Pegel der in dieser vorhandenen Flußdichte abhängigen Zuständen eine relativ zum Basisteil drehbar
gelagerte drehbare Welle und durch eine an der" drehbaren
Welle befestigte die Magnetflußdichte beeinflussende Scheibe mit einer, veränderlich geformten Umfangskontur zum
Einwirken zusammen mit der Fühleinrichtung auf die Dichte
des-magnetischen Flusses gekennzeichnet*
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend
anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Fig. 1 ist eine vergrößerte schaubildliche Ansicht eines Impulserzeugers, der nach dem Prinzip
der Erfindung aufgebaut ist,
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Pig. 2 ist eine schaubildliche Vorderansicht des
Impulserzeugers, in welcher die Flußlinienwege gezeigt sind.
In der Zeichnung, instesondere in Fig. 1, welche eine
vergrößerte schaubildliche Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zeigt, ist ein Impulserzeuger 10 mit einem halbkreisförmigen Nocken 12 gezeigt, welcher
an einer Welle 14 befestigt ist und an dieser vermittels
einer Schraube 16 gehaltert ist. Der Nocken 12 hat einen variablen (abgestuften) Umfangsteil 18. Der Umfangsteil
18 ist so eingerichtet, um mit einer Hall-Effekt-Einrichtung 20 zusammenzuarbeiten. Die in der bevorzugten Ausführungsform
gemäß der Erfindung verwendete Hall-Effekteinrichtung 20 ist ein Standardteil Nr. ISS4, welcher
durch die Firma Microswitch Division of Honeywell hergestellt wird. In der Hall-Effekt-Einrichtung 20 ist zusätzlich
zu einem Hall-Fühlelement ein Schwellendetektor eingebaut, der eine feste Ausgangsspannung liefert, wenn das
Hall-Fühlelement parallel zu seinen Anschlüssen einen
minimalen Spannungswert in der Anwesenheit von Flußlinien erzeugt. Wenn im Nachfolgenden auf eine Hall-Effekt-Einrichtung
Bezug genommen wird, ist hierunter eine Hall-Effekt-Einrichtung zu verstehen, die sowohl das Hall-Fühlelement
als auch den Schwellendetektor aufweist. Demgemäß erzeugt die Hall-Effekt-Einrichtung 20 eine Ausgangsspannung
von ungefähr H V, wobei sich der Südpol eines Permanentmagnets
in der Nähe eines vorgeschriebenen Teiles einer Fläche 22 der Hall-Effekt-Einrichtung 20 befindet.
Das Entfernen des Magnets oder das Verringern der Flußlinien in der Nähe des Oberflächenbereiches bzw. der
Fläche 22 schafft eine Ausgangsspannung von niedrigem Pegel
von ungefähr 0,3 V. Die beschriebene Hall-Effekt-Einrichtung
erzeugt die vorgenannten Spannungen zwischen Leitungen 2k
und 26, wenn eine Gleichspannung von +5 V zwischen Eingangsleitungen 28 und 30 angelegt wird, wobei die Eingangs-
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leitung 28 auf einem Bezugs-Erdpotential gehalten wird.
Es wird bemerkt, daß, obwohl eine Hall-Effekt-Ein-,
richtung in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden ist, irgendein Gleichgewichtsphänomen,
beispielsweise ein auf magnetischem Widerstand beruhendes
Phänomen (magnetoresistance), so lange in gleicher Weise
arbeiten würde, als die Einrichtung in der Lage ist,
zwischen den beiden Flußpegeln;zu unterscheiden,' die durch
den halbkreisförmigen Nocken 12 dargeboten bzw. erzeugt
werden» ^ .
Die Hall-Effekt-Einrichtung 20 wird vorzugsweise durch
ein Klebermaterial in der Nähe eines Permanentmagnets 32
gehalten, welcher sich über die gesamte Länge der Hall-Effekt-Einrichtung
20 erstreckt. Der Permanentmagnet 32 ist mit seinem Nordpol in der Nähe der HaIl-Effekt-Einrichtung
20 und mit seinem Südpol in der Nähe eines flußleitenden Befestigungsbasisteils 34 polarisiert. Der Befestigungsbasisteil·
34 ist mit zwei Löchern 36 und 38 versehen, welche verwendet werden, um den Befestigungsbasisteil
34 an irgendeinem Teil einer Nutzeinrichtung, welche
nicht gezeigt ist, zu befestigen, welche sich in der Nähe der sich drehenden Welle 14 befindet. Der Befestigungsbasisteil
34 ist außerdem mit einem nach außen vorstehenden Abschnitt 40 versehen, welcher sich in einem rechten
Winkel zum Befestigungsbasisteil 34 erstreckt und eingerichtet ist, um mit einem halbkreisförmigen Scheibenteil
44 zusammenzuarbeiten, der an der Welle lA vermittels einer Stellschraube 46 befestigt ist. Der Scheibenteil 44 ist aus
einem flußleitenden Material hergestellt, welches dem Material
des Befestigungsbasisteils: 54, der Welle 14 und
des Nockens 12 ähnlich ist» Der Seheibenteil 44 ist in unmittelbarer
Nähe zu dem nach außen vorstehenden Abschnitt
40 des Befestigungsbasisteils 34 angeordnet, was insofern
praktisch bzw. vorteilhaft ist, um den Luftspalt zwischen
diesen zu verringern, .um dadurch den Fluß bzw. Weg von
AO985 i/0228
Flußlinien 48, welche durch den Permanentmagneten 32 erzeugt
werden, zu vergrößern.
Der Weg der Flußlinien 48, welche von dem Permanentmagneten 32 ausgehen, ist in Fig. 2 gezeigt. Der Weg der
Flußlinien erstreckt sich von dem Magnet 32, durch den Befestigungsbasisteil 34, den Abschnitt 40, den Scheibenteil
44, die Welle 14, den Nocken 12 und den Fühler, die Hall-Effekt-Einrichtung 20 hindurch, wenn der Luftspalt
zwischen dem Nocken 12 und dem Fühler sich auf seinem kleinsten Wert hält.
Beim Arbeiten wird ein elektrischer Signalimpuls zu jedem Zeitpunkt geschaffen, wo die Fläche des Nockenteils
18 sich vergrößert oder die Linien des Flusses an der Fläche 22 der Hall-Effekt-Einrichtung 20 konzentriert. Das
parallel zu den Leitungen 24 und 26 erhaltene Ausgangsimpulssignal wird so lange aufrechterhalten, wie sich die
Fläche des Nockenteils 18 in der Nähe der Fläche 22 der Hall-Effekt-Fühleinrichtung 20 befindet. Die Dauer der
Impulse, die erhalten werden können, und die Zahl der Impulse pro Umdrehung können durch Verändern des Aufbaus
des Nockens 12 verändert werden indem die Gestalt der Fläche verändert wird, so daß zusätzliche Nuten oder Stufen
in dieser gebildet sein können. Das elektrische Impulssignal, welches von den Leitungen 24 und 26 erhalten wird,
kann zu irgendeiner bekannten Nutzeinrichtung geliefert werden, welches Impulse in Synchronismus mit der Drehung
der Welle 14 erfordert. In der in Fig. 1 gezeigten Stellung ist der Luftspalt zwischen der Fläche des Umfangsteils
18 des Nockens 12 und der Hall-Effekt-Einrichtung 20 minimiert, und daher beträgt das elektrische Ausgangssignal 4 V,
wie vorangehend beschrieben worden ist, und es verbleibt auf diesem Pegel, bis die Welle l4 eine halbe Umdrehung
vervollständigt. Wenn der untere Teil des Nockens 12 sich der Fläche des Umfangsteils 22 der1 Hall-Effekt-Einrichtung
20 nähert, werden die Flußlinien zerstreut und gehen nicht durch die Hall-Effekt-Einrichtung 20 hindurch, wodurch.sie
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deren Ausgangsspannung, welche auf den Leitungen 24 und
26 erscheint, auf ungefähr 0,3 V verringern.
26 erscheint, auf ungefähr 0,3 V verringern.
Vorangehend ist ein kontaktloser Impulserzeuger offenbart
worden, der einen elektrischen Signalimpuls relativ zur VJellenstellung erzeugt, welcher in idealer Weise
zur Verwendung in einer staub- oder '■. fasernhalt ige η Atmosphäre
geeignet ist und welcher verwendet werden kann, um ein elektromechanisches Steuersystem mit einer sich drehenden
Welle zu synchronisieren. Der offenbarte kontaktlose Impulserzeuger ist betriebssicher, erfordert ein Minimum
an Wartung und kann für irgendein Bedürfnis verwendet
werden, welches einen elektrischen Signalimpuls in bezug auf die Stellung einer Welle erfordert. "
werden, welches einen elektrischen Signalimpuls in bezug auf die Stellung einer Welle erfordert. "
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Claims (4)
- Patentansprüche(l.j Kontaktloser Impulserzeuger, gekennzeichnet durch einen Basisteil (3*0, einen magnetischen Flußerzeuger (32), welcher an dem Basisteil (3*1) befestigt ist, eine Fühleinrichtung (20), welche durch den Basisteil (31O in vorherbestimmter Beziehung zu dem magnetischen Flußerzeuger (32) gehaltert ist und wenigstens zwei stabile Zustände aufweist, die von dem Pegel der Flußdichte, die in dieser vorhanden sind, abhängen, eine drehbare Welle (I1O, die relativ zu dem Basisteil (3*0 drehbar gelagert ist, und durch eine die Magnetflußdichte beeinflussende Scheibe (12), die an der sich drehenden Welle (I1O befestigt ist und eine veränderlich geformte ümfangskontur (18) aufweist, die mit der Fühleinrichtung (20) zum Verändern der Dichte des magnetischen Flusses zusammenwirkt, welcher durch den magnetischen Flußerzeuger (32) an der Fühleinrichtung (20) in Übereinstimmung mit vorgewählten Winkelstellungen der sich drehenden Welle (I1O hindurchgeht .
- 2. Kontaktloser Impulserzeuger nach Anspruch I9 dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Flußerzeuger (32) einen Permanentmagneten aufweist, die Fühleinrichtung (20) in Gegenüberlage zum Permanentmagneten (32) befestigt ist und sich innerhalb des Weges der Flußlinien befindet, die sich drehende Welle (I1O mit dem Basisteil (34) zusammenarbeitend angeordnet ist, um den Fluß der Flußlinien zu erhöhen, und daß die die magnetische Flußdichte beeinflussende Scheibe (12) einen flußleitenden Nocken aufweist, der einen abgestuften Umfangsflächenteil (18) zum Verändern der magnetischen Flußdichte aufweist, die durch den Permanentmagneten (32) an der Fühleinrichtung (20) in Übereinstimmung mit ausgewählten Winkelstellungen der sich drehenden Welle (I1J) angeordnet ist.409851 /0228
- 3· Impulserzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil (31I) einen Abschnitt (40) an seinem einen Ende aufweist, welcher nach außen von diesem hervorsteht, und daß die sich drehende Welle (14) eine kreisförmige Scheibe (44) aufweist, die an dieser gehaltert ist und zusammenarbeitend mit dem nach außen vorstehenden Abschnitt (40) des Basisteils (34) angeordnet ist.
- 4. Impulserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Fülleinrichtung (20) eine HaIl-Effekt-Einrichtung ist. .4 0 9 ÄS 1/0228Leerseite
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OD | Request for examination | ||
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8131 | Rejection | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: THE SINGER CO., 06904 STAMFORD, CONN., US |
|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: KOHLER, M., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT. GERNHARDT, C., |