DE2419744A1

DE2419744A1 - Regelbare elektrische abschaltvorrichtung zum schutz vor unter- und ueberdrehzahlen einer welle

Info

Publication number: DE2419744A1
Application number: DE2419744A
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl Ing Wilke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-04-24
Filing date: 1974-04-24
Publication date: 1975-11-20
Also published as: CA1015399A; CS189636B2; GB1475636A; ES436813A2; FR2269227B2; US4020404A; JPS50146848A; PL101178B3; FR2269227A2

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. H. SONNET - 56 WUPPERTAL-BARMEN

ftjfentanwaft Dipl.- Ing. Harald Ostriga 2 A 1 9 7 A

m/h

Dipl.-Ing. Richard Wilke, 5830 Schwelm, Am Weißenfeld 4,

und
Helmut Korthaus, 5600 Wuppertal-Barmen, Fernblick 3

Regelbare elektrische Abschaltvorrichtung zum Schutz vor Unter- und Überdrehzahlen

einer Welle.

Zusatz zum Patent . ... ...

(Patentanmeldung P 22 09 001.3-52)

Me Erfindung bezieht sich auf eine einstellbare elektrische Abschaltvorrichtung zum Schutz vor Unter- und

Überdrehzahlen einer Welle, die gemäß Patent

(Patentanmeldung P 22 09 001.3-52) aus einem elektromagnetisch wirkenden, raumfest angeordneten, drehrichtungsunabhängig eine ©berwellenarme Sinuskurve erzeugenden Geber und einem auf der Welle fest angeordneten, sich mit der Welle drehenden umfangsgewellten Bisenring besteht, wobei die in dem Geber erzeugten Impulse über ein zweiadriges Kabel auf einen die Impulse verstärkenden elektrischen Spannungsresonanzkreis gegeben werden, der eine Einrichtung enthält, mittels der eine Spannung einstellbar ist, die über einen Gleichrichter und einen nachgeschalteten Yer-

509847/0022

stärker bestimmte elektrische Schaltvorgänge auslöst, wenn die von dem Geber erzeugten Impulse infolge Über- oder Unterschreiten der Drehzahl der Welle die Impulsfrequenz über- oder unterschreiten, und die ferner mit einer elektrischen Anlaufüberbrückungsschaltung ausgerüstet ist, die erst nach Erreichen der Solldrehzahl der zu überwachenden Welle die Geberimpulse wirksam werden läßt.

Beim Gegenstand des Hauptpatentes ist ein raumfest angeordneter Impulsgeber vorgesehen, der ein drehrichtungsunabhängiges Doppelmagnetsystem mit zwischen den Magneten angeordneter Telefonhörerspule aufweist und eine oberwellenarme Sinuskurve erzeugt, wenn ein in Kunststoffmasse eingebetteter gewellter runder Eisenring, der auf der zu überwachenden Welle angebracht ist, sich mit der Welle dreht, wobei ferner die Sinusfrequenz auf einen abgestimmten Spannungsresonanzkreis gegeben wird, der einen regelbaren ohmschen Yerlustwiderstand besitzt, dessen üJutzspannung über einen Gleichrichter und ein Glättungsglied einen Differenz-Verstärker durchschaltet, der ein Relais einschaltet, dessen Kontakte die Energiezufuhr für die sich drehende Welle bewirkt.

Ferner ist der Gegenstand des Hauptpatents so gestaltet, daß zwischen dem Impulsgeber und dem Impulsrad

509847/0022 ^C0PY

ein Abstand von etwa 0,4 mm bis 0,5 mm "besteht. Dieser Abstand ist für die angestrebte Ansprechempfindlichkeit notwendig.

Nun hat es sich aber in der Praxis herausgestellt, daß insbesondere in rauhen Betriebsfällen und bei extremen Temperaturen dieser Toleranzbereich von etwa 0,4 mm bis 0,5 mm zu gering sein kann.

Im Bewußtsein der vorstehend geschilderten Tatsache besteht nun die technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, Maßnahmen zu treffen, die es ermöglichen, den für die angestrebte Ansprechempfindlichkeit notwendigen Abstand in seinem zulässigen Bereich zu vergrößern.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich in einer vorteilhaften Weiterentwicklung des Gegenstandes des Hauptpatentes dadurch, daß die vom Impulsgeber erzeugten Impulse über einen Kondensator an Basis und Emitter eines vermittels

e inear

Uenerdiode stabilisierten Transistors geleitet werden,

wobei eine Diode diese in ihrer Höhe schwankenden Impulse immer auf ihre Durchbruchspannung reduziert, wobei diese reduzierte Impulsspannung einen Transistor übersteuert und eine Rechteckspannung gleicher Grundfrequenz an einen Resonanzschwingkreis abgibt, an dessen unveränderlichem

COPY 509847/0022

Verlustwiderstand eine reine Sinusfrequenz abgegriffen wird, die über eine Diode und einen Kondensator in eine Gleichspannung umgeformt wird, die einen naehgesohalteten Schmitt-Trigger steuert, wobei die nunmehr rein frequenzabhängige Einstellung des Ansprechzeitpunktes des Schmitt-Triggers durch Veränderung der Höhe der Gleichspannung mittels eines Potentiometers erfolgt.

Durch die praktische Verwirklichung der Erfindung wird jetzt eine gewünscht größere zulässige Toleranz des Abstandes zwischen Impulsgeber und Impulsrad erreicht, weil zwischen dem Impulsgeber und dem Spannungsresonanzkreis eine Diode und eine Verstärkerstufe angeordnet ist, die die Impulse des Impulsgebers auf eine gleichbleibende Spitzenhöhe bringen, wenn der Abstand zwischen Impulsgeber und Impulsrad innerhalb von 0 mm bis 1,5 mm erhalten bleibt. Damit ist der Erfindungsgegenstand für rauhe Betriebsverhältnisse ebenso hervorragend geeignet, wie er auch bei extremen Temperaturechwankungen zuverlässig störungsfrei arbeitet.

Um ein Flattern des Relais, das die Energiezufuhr abschaltet, mit Sicherheit zu vermeiden, ist nach einem weiteren Erfindungsmerkmal statt des Differenzverstärkers nunmehr ein Schmitt-Trigger für die Auslösung des Relais

509847/0022

vorgesehen.

Im übrigen wird die Erfindung samt ihren Vorteilen sowie der Wirkungsweise am besten anhand der nachfolgenden Beschreibung verstanden; dabei zeigen :

Pig. 1 eine Wiedergabe des Schaltungsaufbaues, und

Pig. 2 die Wirkungsweise der Signalverarbeitung in einer diagrammartigen Wiedergabe dargestellt.

Die vom Impulsgeber G- erzeugte Impulsfrequenz
erzeugt an den Eingangklemmen 1-2 bereits eine Wechselspannung von 1,2 V_ss, wenn der Abstand des im Hauptpatent beschriebenen Impulsgebers vom Impulsrad etwa 1,5 mm beträgt, Da die Durchbruchspannung der Diode D₁ etwa 0,7 V beträgt, tritt an den Punkten 3-2 die Impulsfrequenz mit konstanter Spitzenspannung von 0,7 V₀₀ auf, unabhängig davon, ob der Abstand kleiner als 1,5 mm ist und die Impulsfrequenz
eine höhere Spitzenspannung als 1,2 V hat.

Die Schaltung ist desweiteren so ausgelegt, daß
der durch die Zenerdiode Dp stabilisierte Transistor T₁

mit 0,7 V„„ bereits übersteuert ist, so daß sich zwischen ss

den Punkten 4-2 nahezu eine Rechteckfrequenz mit 12 V₀₀

509847/0022

einstellt. Über den Spannungsresonanzkreis Iv. C_R mit dem festen Verlustwiderstand R_R ergibt sich die Gruad-Impulsfrequenz als Sinuskurve an dem Verlustwiderstand R-zwischen den Punkten 5-2=11 V · Ferner gehtiV in dem ohmschen Verlustwiderstand der Induktivität !L, verloren.

Die Sinusfrequenz 11 V₀_ zwischen 5-2 wird über

S ο

die Diode D^ gleichgerichtet und ergibt an dem Glättungskondensator C₂ eine Gleichspannung von 1,8 V in der Resonanzspitze, die beispielsweise bei 1000 Tj/min der drehenden Welle auftritt.

Sinkt die Drehzahl auf 700 ü/min, dann sinkt auch die Gleichspannung entlang der Resonanzkurve 1 auf 1,2 V und sperrt den nachgeschalteten Schmitt-Trigger T . Die Spannung zwischen 7-2 springt von 17 Volt auf 0 Volt und das Relais R_x wird stromlos und schaltet über seine

Xi

Kontakte 10-11 die Energiezufuhr für die drehende Welle ab.

Derselbe Vorgang tritt auch ein, wenn die Welle auf die Überdrehzahl von 1300 ü/min kommt.

Die gleichzeitig eingezeichneten Resonanzkurven 2 und 3 entsprechen einer anderen Einstellung des Potentio-

509847/0022

meters P-., das "bei Kurve 3 auf eine höhere Spannung zwischen 6-2 und "bei Kurve 2 auf eine niedrigere Spannung kurz oberhalb 1,2 V eingestellt ist.

Es ist deutlich zu erkennen, daß die Kurve 3 eine " niedrigere und höhere Drehzahlgrenze zuläßt, und daß Kurve die kleinste Differenz zwischen Unter- und Überdrehzahl ergibt. Praktische Versuche haben ergeben, daß die Ansprechempfindlichkeit - 1$ der am Potentiometer P., eingestellten Absehaltdrehzahl beträgt, im gewählten Beispiel also bei 700 u/min - 7 U/min, und dies unabhängig von der Höhe der Impulsfrequenz zwischen den Eingangspunkten 1-2, deren Minimum bei 1,2V _ liegen muß, entsprechend

ss

dem maximal zulässigen Abstand von 1,5 mm zwischen Impulsrad und Impulsgeber.

Die in Pig. 1 zur Vollständigkeit ebenfalls dargestellten Kondensator-Widerstandskombination R₀ C₀ und

O O

Rq Cq dienen im Zusammenwirken mit dem Transistor T₂ ^un<3 dem regelbaren Widerstand Pp zur Anlaufüberbrückung der zu überwachenden Welle in beiden Drehrichtungen·

Durch die beschriebenen Maßnahmen ist es nunmehr möglich, auch unter ungünstigsten Bedingungen wegen der zulässigen Abstandsdifferenz zwischen Impulsrad und Impuls-

509847/0022

24197U

geber von 1 ,5 mm "bis fast O mm eine nur noch von der Impulsfrequenz beeinflußte Drehzahlüberwachung sicherzustellen, die von SpannungsSchwankungen des Impulsgebers in dem Abstandsbereich von O mm "bis 1,5 mm völlig unabhängig ist.

509847/0022

Claims

Patentanspruch :

Einstellbare elektrische Abschaltvorrichtung zum Schutz vor Unter- und Überdrehzahlen einer Welle, die gemäß

Patent (Patentanmeldung P 22 09 001.3-52) aus

einem elektromagnetisch wirkenden, raumfest angeordneten, drehrichtungsunabhänglg eine oberwellenarme Sinuskurve erzeugenden Geber und einem auf der Welle fest angeordneten, sich mit der Welle drehenden umfangsgewellten Eisenring besteht, wobei die in dem Geber erzeugten Impulse über ein zweiadriges Kabel auf einen die Impulse verstärkenden elektrischen Spannungsresonanzkreis gegeben werden, der eine Einrichtung enthält, mittels der eine Spannung einstellbar ist, die über einen Gleichrichter und einen nachgeschalteten Verstärker bestimmte elektrische Sehaltvorgänge auslöst^ wenn die von dem Geber erzeugten Impulse infolge Über- oder Unterschreiten der Drehzahl der Welle die Impulsfrequenz über- oder unterschreiten, und die ferner mit einer elektrischen Anlaufüberbrückungsschaltung ausgerüstet ist, die erst nach Erreichen der Solldrehzahl der zu überwachenden Welle die Geberimpulse wirksam werden läßt, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Impulsgeber (G) erzeugten Impulse über einen Kondensator

509847/0022

- 241974/,

(C₁) an Basis und Emitter eines vermittels der Zenerdiode (D₂) stabilisierten Transistors (T₁) geleitet werden, wobei eine Diode (D₁) diese in ihrer Höhe sehwankenden Impulse immer auf ihre Durchbruchspannung reduziert, wobei diese reduzierte Impulsspannung den Transistor (T₁) übersteuert und eine Rechteckspannung gleicher Grundfreq.uenz an den Resonanzschwingkreis (L^, Q₁ R_) abgibt, an dessen unveränderlichem Verlustwiderstand (R_R) eine reine Sinusfrequenz abgegriffen wird, die über eine Diode (D-,) und den Kondensator (C₂) in. eine Gleichspannung umgeformt wird, die einen nachgeschalteten Schmitt-Trigger steuert, wobei die nunmehr rein frequenzabhängige Einstellung des Ansprechzeitpunktes des Schmitt-Triggers durch Veränderung der Höhe der Gleichspannung mittels des Potentiometers (P₁) erfolgt.

509847/0022