DE2424307A1 - Impulsgeber - Google Patents

Description

Die Erfindiong betrifft allgemein einen zum Messen des Drehwinkels einer Welle dienenden Impulsgeber.

Das Messen des Drehwinkels einer Welle erfolgt in vielen verschiedenen Vorrichtungen, insbesondere in Vorrichtungen zum Messen der Drehzahl einer Welle in einem Drehzahlmesser oder Geschwindigkeitsmesser, in Zählwerken für Flüssigkeiten usw. In Tanksäulen z.B. treibt die abgezapfte Benzinmenge mittels einer Pumpe eine Welle, deren Winkeldrehung der

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abgegebenen Benzinmenge proportional ist. Die Welle kann beispielsweise für jedes abgegebene Liter Benzin zwei Umdrehungen ausführen. Bei den üblichen Tankstellensäulen treibt die Welle ein zum Anzeigen der abgegebenen Benzinmenge oder des Preises für diese Menge erreichbares Zählwerk. Das Zählwerk kann auch zum Anzeigen beider Werte eingerichtet sein.

Die Herstellung eines solchen mechanischen Zählwerks ist aufwendig. Außerdem beansprucht ein Zählwerk dieser Art viel Platz und erfordert häufige Justierungen zur Einhaltung der vorgeschriebenen Genauigkeit, Umeichungen bei Preis änderungen sind recht korapliziert. Bei der Abgabe kleiner Flüssigkeitsmengen, z.B. mit kleiner Durchlaufgeschwindigkeit ist die Messgenauigkeit oft unzureichend, weil das an der Welle wirkende Drehmoment so klein ist, daß es nicht in der Lage ist, die Friktion im Zählwerk zu überwinden.

Aus der DT-PS 831o22 ist das Zählwerk einer Tankstellensäule vorbekannt, in der die Welle eine Scheibe treibt, in deren Rand mit regelmässigen Zwischenräumen Permanentmagnete angeordnet sind, die bei Drehung der Welle in einer Spule durch Induktion elektrische Impulse erzeugen. Um bei einer solchen elektrischen übertragung zwischen der Welle und einem elektronischen Zählwerk die erforderliche Messgenauigkeit von 1-2 ml abgegebenen Kraftstoff zu gewährleisten, muß entweder der Scheibendurchmesser

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so groß sein, daß für ungefähr 5oo Permanentmagnete. in gleichmäßiger Verteilung am Scheibenrand genügend Platz vorhanden ist, oder aber es muß zwischen Welle und Scheibe ein angemessenes übersetzungsverhältnis vorhanden sein. Die Erfüllung der erstgenannten Bedingung hat zur Folge, daß der Impulsgeber viel Platz beansprucht, während die letztgenannte Lösung einen komplizierten und in der Herstellung aufwendigen übertragungsmechanismus bedingt. Nachteilig bei dem aus der genannten deutschen Patentschrift bekannten Impulsgeber ist weiterhin, daß dessen Wirkung auf der Messung einer Fluxänderung beruht. Bei kleiner- Durchlauf geschwindigkeit kann die Fluxänderung so klein werden, daß sie nicht registriert wird, was zu ähnlichen Fehlmessungen führt wie bei rein mechanischen Zählwerken.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Impulsgebers der vorerwähnten Art, der z.B. in der Lage ist, Flüssigkeitsmengen selbst bei kleinsten Pumpengeschwindigkeiten bis nahe O mit der geforderten Genauigkeit zu messen, bzw. zu registrieren, der wenig Platz beansprucht und billig herzustellen ist.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Impulsgeber aus einem bewegten Organ besteht, das in Form einer geschlossenen Schleife oder Bahn proportional zu der Winkeldrehung der Welle an einem Registrierkopf vorbeigeführt wird und eine fortlaufende Anzahl gleicher, vorzugsweise sinusförmiger Signale mit mehreren Wellen für jede Bewegungsperiode der geschlossenen Schleife oder Bahn enthält, sowie einem Registrierkopf zum Empfang der momentanen Signalstärke an jedem Punkt des bewegten

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Organs und Weiterleitung des Signals in Form einer elektrischen Spannung an einen Meßkreis,, sobald die empfangene Signalstärke einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Der Registrierkopf mißt nämlich nicht eine Änderung der Stärke des periodischen Signals sondern die momentane Signalstärke selbst, ud zwar auch dann, wenn die Welle zum Stillstand gebracht ist. Die Registrierung der Signalstärke wird einem Stromkreis zugeführt, der einen Impuls abgibt, jedesmal wenn die Signalstärke den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Es wird somit für jede Vollwelle ein Impuls abgegeben.

Das bewegte Organg kann erfindungsgemäß als eine mit einen magnetisierbaren Material belegte kreisförmige Scheibe ausgebildet sein, die rechtwinklig zur Welle orientiert und an dieser konzentrisch befestigt ist, und in deren Rand auf einer Undrehung eine passende Anzahl Vollwellen induziert ist. Der Registrierkopf kann dabei aus einem Hall-Generator mit Polschuh bestehen, der das Magnetfeld mittels eines Luftspalts rechtwinklig zum Hall-Generator einstellt. Bei dieser Ausführungsform ist die kreisförmige Scheibe direkt an der Welle befestigt. Eine solche Scheibe kann bei einem Scheibendurchmesser von nur 7o mm leicht 5oo Vollwellen enthalten, was zur Erzielung der gewünschten Genauigkeit ausreicht, wenn sich die Welle per abgegebenes Liter Flüssigkeit, z.B. Kraftstoff an Tanksäulen, zweimal dreht. Der Hall-Generator mißt wie bekannt das Magnetfeld und

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gibt dabei einer mit der Stärke des Magnetfelds proportionale Spannung ab, die dem Strom- bzw. Messkreis aufgeschaltet wird, der dann in der angegebenen Weise Impuls e ab gibt.

Das bewegte Organ kann erfindungsgemäß aber auch aus einem transparenten Film bestehen, der durch teilweise Dunkelfärbung mit der fortlaufenden Reihe gleichartiger Signale moduliert ist, wobei in diesem Falle der Registierkopf bevorzugt aus einer Fotozelle besteht. Bei dieser Ausführungsform des Impulsgebers wird der Film wie bekannt von einer Lampe belichtet. Das den Film durchdringende und die Fotozelle anstrahlende Licht ist in jedem Punkt des Films ein Ausdruck für die Signalstärke im betreffenden Punkt. Die von der Fotozelle abgegebene elektrische Spannung wird wie bei der Verwendung einer mit einem magnetisierbaren Material belegten Scheibe dem Stromkreis aufgeschaltet, der dabei einen Impuls abgibt, wenn die Signalstärke den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.

Der Stromkreis kann erfindungsgemäß als Schmitt-Trigger ausgebildet sein. Die.Verwendung eines Schmitt-Triggers ist besonders zweckinässig, weil dieser ein bestimmtes Ausgangssignal abgibt, wenn das Eingangssignal innerhalb gewisser Grenzen liegt, nämlich innerhalb eines Fensters mit einer oberen und einer unteren Begrenzung. Ein solcher Stromkreis ist zum Detektieren jeder Vollwelle selbst dann gut geeignet, wenn das Signal von Geräuschen überlagert ist.

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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 teilweise in der Form eines Blockdiagramms eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Impulsgebers,

Fig. 2 ausführlicher einen in Fig. 1 schematisch dargestellten Registrierkopf und

Fig. 3 teilweise in Blockdiagrairanfοrm eine andere Ausführungsform des Impulsgebers.

Die in Fig. 1 dargestellte Welle 1 ist in Lagern 2 und 3 in einem feststehenden Rohr 4 drehbar gelagert, das z.B. zur Pumpe einer Tanksäule weiterleitet. Die Welle 1 wird proportional mit der von der Kraftstoffsäule abgegebenen Kraftstoff menge gedreht. An der .'ielle 1 ist konzentrisch eine mit einem magnetisierbaren Material belegte kreisförmige Scheibe 5 befestigt. Die Scheibenebene liegt rechtwinklig zur liellenachse.

In den Scheibenrand ist eine Vielzahl, beispielsweise 5oo, sinusförmige Ganzwellen induziert, die einen Registrierkopf 6 beeinflussen, der ein elektrisches Signal in der Form einer Spannung abgibt, deren Höhe und Richtung ein Maß für den momentanen Wert des Magnetxsierungszustands ist. Die vom Registrierkopf abgegebene Spannung ist somit ebenfalls sinusförmig.

Der Registrierkopf besteht wie aus Fig. 2 ersichtlich aus einem Hall-Generator 7 mit einem Polschuh 8, der das Magnetfeld mittels eines etwa l/lo mm breiten Luftspalts 9 rechtwinklig zum Hall-Generator orientiert. Der Abstand

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zwischen dem Luftspalt 9 und der Scheibe 5 beträgt ca. 5/lc-o mm. Das vom Registrierkopf 6 abgegebene Signal wird über einen Leiter Io einem Verstärker 11 zugeführt, der die sinusförmige Spannung verstärkt. Vom Ausgang des evtl. mehrstufigen Verstärkers 11 wird das Signal über einen anderen Leiter 12 einem Stromkreis 13 zugeführt, der einen Impuls abgibt, jedesmal wenn die Signalstärke einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Es wird somit für jede Periode der Sinusspannung ein Impuls abgegeben. Der Stromkreis 13 ist vorzugsweise als Schmitt-Trigger ausgebildet, von dessen Ausgang die Impulse in der Form von Vierkantwellen in bekannter Weise einem nicht dargestellten elektronischen Zähler zuführbar sind, der zur Angabe der abgegebenen Kraftstoffmenge und des entsprechenden Preises kalibriert werden kann.

Fig. 3 zeigt den Impulsgeber als transparenten endlosen Film anstelle der in Fig. 1 dargestellten Scheibe. Auf der Welle (1) ist konzentrisch eine kreisförmige Scheibe 14 befestigt. Eine entsprechende zweite Scheibe 15 läuft frei auf einer anderen Welle 16. Zwischen den Scheiben 14 und 15 läuft der transparente Film 17, der durch teilweise Dunkelfärbung entsprechend einer fortlaufenden Reihe von Sinuswellen moduliert ist. Um ein Rutschen des Films 17 auf der diesen antreibenden Scheibe 14 zu vermeiden, können nicht dargestellte Zacken an der Scheibe in Löcher im Film eingreifen. Eine federbeaufschlagte Spannscheibe 18 sorgt für eine passende Filmspannung. Eine Lichtquelle 19 straht die eine Filmseite an, während eine auf der entgegengesetzten Filmseite angeordnete Fotozelle 2o das vora modulierten Film empfangene

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Licht in eine sinusförmige elektrische Spannung umformt, die in der in Verbindung mit Fig, I vorbeschriebenen Weise in Viereckimpulse mit der Frequenz der Sinusspannung umgeformt wird.

Selbstverständlich ist der erfindungsgemäße Impulsgeber nicht auf die Anwendung im dargestellten Beispiel beschränkt. Sr läßt sich überall dort verwenden, wo der Drehwinkel einer beliebig gestalteten und rotier- bzw. drehbaren Welle bzw. Achse gemessen werden soll.

Auch ist die Ausführungsform auf alle Möglichkeiten, insbesondere die Gestaltung der beweglichen Teile sowie des Meß- bzw. Spannungskreises erweiterungsfähig im Rahmen allgemein bekannter und üblicher Methoden, ohne daß auf diese hier im Einzelnen verwiesen wird.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Anspruch/1 )

   Impulsgeber zum Messen des Drehwinkels einer gelagerten, rotierbaren Welle, insbesondere zum Messen der Veränderung des Drehwinkels einer Welle in Zähl- und Meßwerken für Flüssigkeiten bzw. fließfähige Stoffe, gekennzeichnet durch ein bewegtes Organ, das in Form einer geschlossenen Schleife oder Bahn proportional zu der Winkeldrehung der Welle an einem Registriekopf vorbeigeführt wird und eine fortlaufende Anzahl gleicher, vorzugsweise sinusförmiger Signale mit mehreren Wellen für jede Bewegungsperiode der geschlossenen Schleife oder Bahn enthält, sowie einem Registrierkopf zum Empfang der momentanen Signalstärke an jedem Punkt des bewegten Organs und Weiterleitung des Signals in Form einer elektrischen Spannung an einen Meßkreis, sobald die empfangene Signalstärke einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.

   Anspruch 2

   Impulsgeber nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein bewegtes Organ (5), das als kreisförmige, rechtwinklig zur

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   drehbaren Welle (1) orientierte und an dieser konzentrisch befestigten Scheibe ausgebildet ist, die mit einem magnetisierbaren Material belegt und in deren Rand auf einer Umdrehung eine passende Anzahl Vollwellen induziert ist, sowie einem Registrierkopf (6), der aus einem Hall-Generator (7) mit Pohlschuh (8) besteht, durch den das Magnetfeld mittels eines Luftspalts (9) rechtwinklig zum Hall-Generator eingestellt wird.

   Anspruch 3

   Impulsgeber nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein bewegtes Organ, das als transparenter endloser Film (17) über die Scheiben (14),(15) geführt und durch teilweise Dunkelfärbung mit einer fortlaufenden Reihe gleichartiger Signale moduliert ist, sowie einem Registrierkopf, der aus Lichtquelle (19) und Fotozelle (2o) besteht.

   Anspruch 4

   Impulsgeber nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen als Schmitt-Trigger ausgebildeten Stromkreis (13).

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