DE2553073A1

DE2553073A1 - ACCELERATOR

Info

Publication number: DE2553073A1
Application number: DE19752553073
Authority: DE
Inventors: William Edward Griffiths
Original assignee: Ferranti PLC
Current assignee: Ferranti International PLC
Priority date: 1974-11-27
Filing date: 1975-11-26
Publication date: 1976-08-12
Also published as: NO753990L; GB1500499A

Description

PATENTANWALT 2 O 3 3 U / JPATENT ADVOCATE 2 O 3 3 U / J

DR.-ING. HANS LEYHDR.-ING. HANS LEYH

D-8 München 80,D-8 Munich 80,

Lucile-Grahn-Straße 38Lucile-Grahn-Strasse 38

Unser Zeichen: _A <]3 204 /Lh/fiOur reference: _A <] 3 204 / Lh / fi

FERRANTI LIMITED Hollinwood, Lancashire EnglandFERRANTI LIMITED Hollinwood, Lancashire England

Zusatz zu P 23 27 744.3Addition to P 23 27 744.3

BeschleunigungsmesserAccelerometer

Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungsmesser mit Kraftausgleich. The invention relates to an accelerometer with force compensation.

Ein einfacher Beschleunigungsmesser mit Kraftausgleich ist in dem der Anmelderin gehörenden Britischen Patent Nr. 1 362 121 beschrieben, wobei dieser eine Spule aufweist, die in einem gleichmäßigen Magnetfeld drehbar ist. Eine Trägheitsmasse mit einem Hebelarm ist zur Drehung mit der Spule an dieser angebracht. Der Arm trägt einen beweglichen Kontakt eines elektrischen Schalters, der im Abstand angeordnete feste Kontakte hat, zwischen denen der bewegliche Kontakt sich im Gleichgewicht in Ruhe befindet. Bei einer Beschleunigung wird der Arm derart bewegt, daßA simple force-balanced accelerometer is shown in commonly owned British Patent No. 1,362,121 described, this having a coil that is in a uniform magnetic field is rotatable. An inertial mass with a lever arm is attached to the spool for rotation with the spool. The arm carries a movable contact of an electrical switch which has spaced fixed contacts between where the moving contact is in equilibrium at rest. When accelerating, the arm is moved in such a way that

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der bewegliche Kontakt einen festen Kontakt berührt und einen Stromfluß in der Spule verursacht, derart, daß der Arm weg von dem festen Kontakt gedreht wird. Wenn der Kontakt unterbrochen ist, hört der Strom auf und der Kontakt wird wieder hergestellt. Der durch die Spule fließende Durchschnittsstrom, der zum Ausgleich der Beschleunigungskraft erforderlich ist, gibt ein Maß für die Stärke der Beschleunigung. Obwohl ein solcher Beschleunigungsmesser einfacher ist als bis dahin bekannte Geräte, ist eine große Sorgfalt beim Zusammenbau und Einbau der drehbaren Spule und beim Zuführen des elektrischen Stromes zu der Spule erforderlich.the moving contact touches a fixed contact and causes a current to flow in the coil such that the arm goes away is rotated by the fixed contact. If the contact is broken, the current stops and contact is made again manufactured. The average current flowing through the coil, which is required to compensate for the acceleration force, gives a measure of the strength of the acceleration. Although such an accelerometer is simpler than previously known Equipment, great care is taken when assembling and installing the rotating coil and when feeding the electrical Current to the coil is required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfacherem, betriebssicheren und billigeren Beschleunigungsmesser mit Kraftausgleich zu schaffen.The invention is based on the object of a simpler, more reliable and cheaper accelerometer To create force balance.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch eine elektrische Spule, die auf einen sie durchfließenden Strom anspricht, um ein Magnetfeld mit einer Feldstärke zu erzeugen, die proportional der Stromstärke ist, einen in dem Magnetfeld der Spule um eine Achse drehbar angeordneten Magneten, die quer zu der Nord-Süd-Achse des Magneten und quer zu der Feldachse der Spule liegt, eine Trägheitsmasse, die an dem Magneten und versetzt zu seiner Drehachse angeordnet ist, wobei die Trägheitsmasse in Richtung auf eine stabile Position vorgespannt ist, einen elektrischen Schalter, der aufgrund einer Bewegung der Masse durch eine Beschleunigungskraft über einen vorgegebenen Winkel aus der stabilen Position geschlossen werden kann, um einen Stromfluß in der Spule zu bewirken, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das mit dem Feld des Magneten zusammenwirkt, um den Magnet in einem Sinn entgegengesetzt zu der Winkelbewegung zu drehen und den Schalter zu öffnen, wobei eine resultierende Schwingungs-According to the invention this is achieved by an electrical coil that responds to a current flowing through it, to create a magnetic field with a field strength proportional to the current strength, one in the magnetic field the coil rotatably arranged around an axis magnets, the across the north-south axis of the magnet and across the field axis the coil, an inertial mass which is arranged on the magnet and offset to its axis of rotation, wherein the inertial mass is biased towards a stable position, an electrical switch that due to a movement of the mass by an acceleration force over a predetermined angle from the stable position can be to cause a current to flow in the coil to generate a magnetic field that interacts with the field of the magnet cooperates to rotate the magnet in a direction opposite to the angular movement and the Switch to open, with a resulting vibration

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bewegung der Masse einen intermittierenden Stromfluß in der Spule erzeugt, dessen zeitlicher Mittelwert ein Maß für die Stärke der Beschleunigungskraft ist.Movement of the mass generates an intermittent flow of current in the coil, the time average of which is a measure of the The strength of the acceleration force is.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert/ in derAn example embodiment of the invention is provided below explained with reference to the drawing / in the

Fig. 1 den mechanischen Aufbau eines Beschleunigungsmessers nach der Erfindung zeigt.Fig. 1 shows the mechanical structure of an accelerometer according to the invention.

Fig. 2a zeigt eine Schaltung zum Betrieb des Beschleunigungsmessers nach Fig. 1 unter Verwendung eines Stromes mit konstantem Wert.2a shows a circuit for operating the accelerometer according to Fig. 1 using a current with a constant value.

Fig. 2b und 2c sind alternative Formen der Schaltung, wobei ebenfalls ein Strom irit konstanter Stärke verwendet wird.Figures 2b and 2c are alternative forms of circuit, also using a constant magnitude current will.

Fig. 3 zeigt eine weitere alternative Form einer Schaltung, wobei an den Beschleunigungsmesser ein sich ändernder Strom angelegt wird.Fig. 3 shows another alternative form of circuit in which the accelerometer is a varying one Electricity is applied.

Fig. 3b zeigt Wellenformen eines Signales, das bei der
Schaltung nach Fig. 3a erhalten wird.Fig. 3b shows waveforms of a signal generated in the
Circuit according to Fig. 3a is obtained.

Die Vorrichtung 10 umfaßt eine elektromagnetische Spule 11, die ein Solenoid bildet, das einen Stabmagneten 12 hat, der drehbar in ihr angeordnet ist. Der Magnet ist in seiner Mitte 13 drehbar um eine Achse angeordnet, die senkrecht auf der Achse der Spule und senkrecht auf der magnetischen (Nord-Süd) Achse des Magneten steht.The device 10 comprises an electromagnetic coil 11 which forms a solenoid having a bar magnet 12 which is rotatably arranged in it. The magnet is arranged in its center 13 rotatable about an axis which is perpendicular is on the axis of the coil and perpendicular to the magnetic (north-south) axis of the magnet.

An dem Magneten 12 ist ein Arm 14 angebracht, der parallel zur Achse der Spule 11 verläuft. Der Arm 14 trägt einen Kontakt 15 und bildet oder trägt die Trägheitsmasse. Der Arm ist elektrisch mit Erde verbunden und obwohl er unter dem Einfluß der Schwerkraft hängend dargestellt ist, kann er hinsichtlich des Gewichtes ausgeglichen sein, um jegliche Schwerkraftwirkungen auf ihn zu eleminieren.On the magnet 12, an arm 14 is attached which is parallel to the The axis of the coil 11 runs. The arm 14 carries a contact 15 and forms or carries the inertial mass. The arm is electrically connected to earth and although it is under the influence of gravity is shown hanging, it can be balanced in terms of weight to any effects of gravity to eliminate him.

An einer Seite des Kontaktes 15 sind im Abstand voneinander feste Kontakte 16 und 17 angeordnet. Did Kontakte sind abgeschrägt und gewährleisten einen gleitenden Eingriff mit dem Kontakt 15, um ein Kontaktprellen zu vermeiden.On one side of the contact 15, fixed contacts 16 and 17 are arranged at a distance from one another. Did contacts are beveled and ensure a sliding engagement with the Contact 15 to avoid contact bounce.

Die elektrischen Verbindungen der Vorrichtung 10 sind in Fig. 2a gezeigt. Hieraus ergibt sich, daß ein Ende der Spule 11 an eine Klemme einer Gleichspannungsquelle 18 über einen Widerstand 19 gelegt ist. Das andere Ende der Spule ist mit dem festen Kontakt 16 verbunden. Wenn die Kontakte 15 und 16 geschlossen werden, so fließt ein Strom durch die Spule und auch durch den Widerstand 19, an dem eine entsprechende Spannung entsteht.The electrical connections of device 10 are shown in Figure 2a. It follows that one end of the coil 11 to a Terminal of a DC voltage source 18 via a resistor 19 is laid. The other end of the coil is connected to the fixed contact 16. When contacts 15 and 16 are closed, a current thus flows through the coil and also through the resistor 19, at which a corresponding voltage is generated.

Die Spule 11 ist derart gewickelt, daß dann, wenn die Kontakte 15 und 16 geschlossen sind, d.h. wenn der Nordpol des Magneten sich in Fig. 1 nach oben bewegt, der Stromfluß in der Spule ein elektromagnetisches Feld in der Richtung erzeugt, daß das obere Ende der Spule ein Nordpol wird und den Magneten abstößt, wodurch er in Gegenuhrzeigerrichtung (in Fig. 1) gedreht wird, um dieThe coil 11 is wound so that when the contacts 15 and 16 are closed, i.e. when the north pole of the magnet moves upwards in Fig. 1, the current flows in the coil creates an electromagnetic field in the direction that the top of the coil becomes a north pole and repels the magnet, thereby it is rotated counterclockwise (in Fig. 1) to the

- 5 B 0 9 8 2 3 / 0 3-2-1- 5 B 0 9 8 2 3/0 3-2-1

Kontakte 15 und 16 zu öffnen und den Stromfluß zu unterbrechen. (Dieser Vorgang wird natürlich durch die Abstoßung der Südpole unterstützt).Open contacts 15 and 16 and interrupt the flow of current. (This process is of course supported by the repulsion of the south poles).

Wenn der Beschleunigungsmesser im Betrieb keine Beschleunigung erfährt, befindet sich der Kontakt 15 des Armes 14 in Ruhe in einer Gleichgewichtsstellung mit dem Arm 14 zwischen den festen Kontakten 16 und 17. Wenn der Beschleunigungsmesser in Richtung des Pfeiles 20 (nach rechts in Fig. 1) eine Beschleunigung erfährt, so eilt der Arm 14 aufgrund seiner Trägheit dem übrigen Teil der Vorrichtung nach und schließt die Kontakte 15 und 16. Dies führt zu einem Stromfluß in der Spule 11, so daß diese sich im Gegenuhrzeigersinn dreht und die Kontakte öffnet. Wenn der Beschleunigungsmesser weiterhin eine Beschleunigung erfährt, wird der Arm 14 erneut relativ zur Spule in Richtung zum Kontakt 16 bewegt. Während der Dauer der Beschleunigung schliessen und öffnen die Kontakte 15 und 16 daher fortlaufend.When the accelerometer is running no acceleration learns, the contact 15 of the arm 14 is at rest an equilibrium position with arm 14 between fixed contacts 16 and 17. When the accelerometer is in the direction of of the arrow 20 (to the right in Fig. 1) experiences an acceleration, the arm 14 rushes the rest of the way due to its inertia Part of the device after and closes the contacts 15 and 16. This leads to a current flow in the coil 11, so that this rotates counterclockwise and opens the contacts. If the accelerometer continues to experience acceleration, the arm 14 is moved again relative to the coil in the direction of the contact 16. During the acceleration, close and The contacts 15 and 16 therefore open continuously.

Der durch die Spule 11 fließende Strom und damit auch die sich über dem Widerstand 19 entwickelnde Spannung sind intermittierend, aber die Spannung am Widerstand kann an den Klemmen 21 gemessen und ein Mittelwert gebildet werden, um einen Wert zu erhalten, der auf die Stärke der Beschleunigung bezogen ist. Die Zeit, während der die Kontakte 15 und 16 geschlossen sind, ist proportional zu dieser Stärke und die Durchschnittsspannung erhöht sich linear mit der Stärke der Beschleunigung.The current flowing through the coil 11 and thus also the The voltages developing across the resistor 19 are intermittent, but the voltage across the resistor can be measured at the terminals 21 and averaging to obtain a value related to the magnitude of the acceleration. The time, during which contacts 15 and 16 are closed is proportional to this strength and the average voltage increases linearly with the strength of the acceleration.

Die Vorrichtung ist symmetrisch aufgebaut, so daß ein Zweirichtungs-Betrieb möglich ist und eine Beschleunigung des Beschleunigungsmessers in entgegengesetzter Richtung kann mittels einer zweiten Spule 22 gemessen werden, die entgegengesetzt zur Spule 11 gewickelt ist und über diese gewickelt sein kann. Die elektrischen Verbindungen dieser Spule sind in Fig. 2a gestrichelt angedeutet, wobei diese Spule zwischen dem Widerstand 19 und dem festen KontaktThe device is constructed symmetrically, so that a bidirectional operation is possible and an acceleration of the accelerometer in the opposite direction can by means of a second Coil 22 is measured, which is wound opposite to the coil 11 is and can be wrapped over this. The electrical connections of this coil are indicated by dashed lines in Fig. 2a, this coil between the resistor 19 and the fixed contact

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17 liegt. Ein Zweirichtungsbetrieb ist besonders nützlich wenn der Beschleunigungsmesser einer Schwingungskraft ausgesetzt ist, die der Beschleunigungskraft überlagert ist. Wenn die Beschleunigung konstant ist, der Beschleunigungsmesser und/oder der Teil, an dem er angebracht ist, einer periodischen Schwingung ausgesetzt Schwingung ausgesetzt sind, so ändert sich der Augenblickswert der Beschleunigung mit der Zeit. In diesem Fall gibt der Ausgang, der durch das Schliessen und Unterbrechen der Kontakte 15 und 16 erhalten wird, einen Durchschnittswert für die Durchschnittsbeschleunigung und dieser ist gleich der wirklichen Beschleunigung.17 lies. Bidirectional operation is particularly useful when the accelerometer is subjected to a vibratory force which is superimposed on the acceleration force. If the acceleration is constant, the accelerometer and / or the part to which it is attached is subject to periodic vibration subject to vibration, so changes the instantaneous value of the acceleration over time. In this case the exit is given by closing and breaking the contacts 15 and 16 is obtained, an average value for the average acceleration and this is equal to the real acceleration.

Wenn jedoch die Beschleunigungskraft klein ist oder die überlagerte Schwingung stark, so kann der Augenblickwert der Beschleunigung negativ werden. Bei einem Einrichtungs-Betrieb, d.h., ohne den festen Kontakt 17, würde dies dazu führen, daß der Beschleunigungsmesser diesen negativen Teil nicht registriert und eine falsche Anzeige liefert. Der Zweirichtungs-Betrieb ermöglicht es, die negative BescHeunigung zu berücksichtigen und die Durchschnittsbeschleunigung ist daher gleich dem wirklichen Wert.However, when the acceleration force is small or the superimposed one If the vibration is strong, the instantaneous acceleration value can become negative. In the case of a facility, i.e., without the fixed contact 17, this would result in the accelerometer not registering this negative part and gives a wrong indication. The bidirectional operation makes it possible to take the negative slope into account and the average acceleration is therefore equal to the real value.

Der Bereich der Stärken, über denen eine Beschleunigung gemessen werden kann, hängt von der Trägheit der Masse ab. Der Bereich kann erweitert werden durch Erhöhung der Trägheitsmasse. Für eine gegebene Masse können die Grenzwerte des Bereiches in derselben Richtung verschoben werden durch Vorbelastung des Armes mit einer simulierten Beschleunigung, um den Meßbereich bezüglich eines gegebenen Beschleunigungswertes zu verschieben. Beispielsweise kann ein Gleichstrom durch die oder jede Spule hindurchgeleitet werden, um den Arm 14 so zu bewegen, als ob der Beschleunigungsmesser beschleunigt worden wäre.The range of strengths over which acceleration can be measured depends on the inertia of the mass. Of the The area can be expanded by increasing the inertia mass. For a given mass, the limits of the range be shifted in the same direction by preloading the arm with a simulated acceleration by the To shift the measuring range with respect to a given acceleration value. For example, a direct current through the or each coil can be passed to move the arm 14 as if the accelerometer had been accelerated were.

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-· 7 —- 7 -

Ein schwacher Strom durch die Spule, um den Arm 14 vorzuspannen und näher an den Kontakt 16 zu bringen, kann benutzt werden, um den Beschleunigungsmesser sehr empfindlich für kleine Beschleunigungskräfte zu machen. Durch die zusätzliche Spule oder in entgegengesetzter Richtung durch die Spule 11 kann ein Gleichstrom hindurchgeführt werden, um den Arm vorzubelasten und zwar in einer Richtung weg von dem Kontakt 16, so daß eine stärkere Beschleunigungskraft erforderlich ist, um den Kontakt 15 des Armes 14 auf den Kontakt 16 auftreffen zu lassen.A weak current through the coil to bias the arm 14 and bring it closer to contact 16 can be used to make the accelerometer very sensitive to small acceleration forces. With the additional coil or a direct current can be passed through the coil 11 in the opposite direction in order to preload the arm in a direction away from the contact 16, so that a stronger acceleration force is required to make the contact 15 of the arm 14 to impinge on the contact 16.

Die Trägheitsmasse kann durch den Magneten selbst gebildet werden, wenn diese mit ihrer Drehachse im Abstand vom Massenmittelpunkt des Magneten angeordnet ist. Der Magnet wird dann durch die Schwerkraft in eine stabile Position innerhalb der Spule vorbelastet, wobei die magnetische Nord-Süd-Achse quer zur Achse der Spule verläuft. Der Magnet kann den beweglichen Kontakt aufweisen und es können feste Kontakte an jeder seiner Seiten (oder an einer seiner Seiten) in vorgegebenem Abstand vorgesehen werden. Die Kontakte können durch strahlungsempfindliche Geräte ersetzt werden, die beispielsweise abgedunkelt werden durch eine Bewegung des Magneten über eine vorgegebene Entfernung.The inertial mass can be formed by the magnet itself, if it has its axis of rotation at a distance from the center of mass of the magnet is arranged. The magnet is then moved into a stable position within the by gravity Coil preloaded with the north-south magnetic axis transverse to the axis of the coil. The magnet can be the moving one Have contact and it can have fixed contacts on each of its sides (or on one of its sides) at a predetermined distance are provided. The contacts can be sensitive to radiation Devices are replaced, which for example are darkened by a movement of the magnet over a predetermined one Distance.

Fig. 2b zeigt eine alternative Schaltung, in welcher eine einzelne Spule 11 verwendet wird mit zwei Quellen entgegengesetzter Polarität. Der Kontakt 15 verbindet die Spule entweder mit einem positiven oder einem negativen Potential, relativ zur Erde, und zwar entsprechend über Widerstände 23 oder 24, die mit den festen Kontakten verbunden sind. Das andere Ende der Spule ist an Erde gelegt und zwar über einen Widerstand 25, über dem eine Spannung entsteht, die proportional zum Stromfluß in der Spule ist. Die Trägheitsmasse kann durch einen an die Spule 11 gelegten Vorspannstrom in eine stabile Stellung vorbelastet werden wenn die Kontakte 15 und 16 geöffnet sind oder auch durch Verwendung einer separaten Spule.Fig. 2b shows an alternative circuit in which a single coil 11 is used with two sources opposite one another Polarity. Contact 15 connects the coil to either a positive or a negative potential, relative to earth, correspondingly via resistors 23 or 24, which are connected to the fixed contacts. The other The end of the coil is connected to earth via a resistor 25, across which a voltage is generated which is proportional to the current flow in the coil. The inertial mass can be transformed into a stable one by a bias current applied to the coil 11 Position are biased when the contacts 15 and 16 are open or by using a separate coil.

- 8 609823/0321 - 8 609823/0321

— R —- R -

Eine derartige Vorbelastung der Trägheitsmasse ist bei Versuchen und beim Eichen des Beschleunigungsmessers vor dem Gebrauch nützlich durch Simulierung der Beschleunigungsbedingungen.Such pre-loading of the inertial mass is necessary during testing and calibration of the accelerometer prior to use useful by simulating the acceleration conditions.

Der Beschleunigungsmesser kann sehr klein ausgeführt sein, wobei eine Spule 11 verwendet werden kann, mit einem Durchmesser von etwa 6 bis 6,5 mm. Da der Magnet oder der Arm eine kleine Trägheitsmasse haben können, braucht durch die Spule 11 nur ein schwacher Strom hindurchgeleitet zu werden, um eine Drehung mit einer sehr schnellen Ansprechzeit zu erzeugen.The accelerometer can be made very small, using a coil 11 with a diameter of about 6 to 6.5 mm. Since the magnet or arm can have a small inertial mass, only one needs through the coil 11 weak current to be passed through to produce a rotation with a very fast response time.

Die Kontakte 16 und 16 und 17 können durch strahlungsempfindliche Geräte ersetzt werden, die in der Bahn einer Strahlung beispielsweise einer lichtemittierenden Diode liegen, wobei der Strom zu der oder den Spulen mittels Transistoren geschaltet werden kann, die leiten, wenn der Arm 14 den Strahl unterbricht. The contacts 16 and 16 and 17 can be radiation-sensitive Devices are replaced that are in the path of radiation, for example a light-emitting diode, the Current can be switched to the coil or coils by means of transistors which conduct when the arm 14 interrupts the beam.

Fig. 2c zeigt noch eine weitere Schaltung, bei der die Spule 11 in der Mitte angezapft ist, wobei der angezapfte Teil der Spule mit dem Widerstand 19 und die entgegengesetzten Enden der Spule mit den festen Kontakten 16 und 17 verbunden sind.Fig. 2c shows yet another circuit in which the coil 11 is tapped in the middle, the tapped part of the Coil with resistor 19 and the opposite ends of the coil with fixed contacts 16 and 17 are connected.

Eine alternative Art des Betriebs des vorbeschriebenen Beschleunigungsmessers besteht darin, an die Spule 11 einen Sägezahnstrom zu legen, der linear mit der Zeit von Null aus zunimmt und zwar jedes mal wenn die Kontakte 15 und 16 schliessen und der auf Null zurückgeht, wenn die Kontakte geöffnet werden.An alternative way of operating the accelerometer described above is to apply a sawtooth current to the coil 11, which increases linearly with time from zero every time the contacts 15 and 16 close and which goes back to zero when the contacts are opened.

In Fig. 3a liegt die Spule 11 in Reihe mit einem Widerstand und einem Verstärker 36 in Darlington-Schaltung (Darlington-Eaar) über welchen sie an eine positive Speiseleitung 37 angeschlossen ist. Ein Kondensator 38, der an eine Leitung 37' mit Null-Potential angeschlossen ist, wird durch die Leitung 37 aufgeladen mit HilfeIn Fig. 3a the coil 11 is in series with a resistor and an amplifier 36 in a Darlington circuit (Darlington-Eaar) via which it is connected to a positive feed line 37. A capacitor 38 connected to a line 37 'with zero potential is connected, is charged through line 37 with the help

60 9823/03=2=1 M? 60 9823/03 = 2 = 1 M?

eines konstanten Stromes durch einen Widerstand 39, derart, daß die Spannung an dem Widerstand linear mit der Zeit zunimmt.a constant current through a resistor 39, such that that the voltage across the resistor increases linearly with time.

Der Kondensator ist mit dem Verstärker 36 so verbunden, daß der Strom durch den Verstärker 36 (und damit durch die Spule 11) linear mit der Spannung am Kondensator 38 zunimmt. Der Kondensator ist ferner an eine Spannungs-Pegel-Schaltung 40 gelegt, die einen programmierbaren Uni-Junktion-Transistor aufweist, der aus Transistoren 41 und 42 aufgebaut ist. Ein Spannungsteiler 43, der aus zwei Widerständen 44 und 45 besteht, die zwischen den Speiseleitungen liegen, erzeugt ein Bezugspotential an ihrer Verbindungsstelle 46, so daß, wenn das Emitterpotential des Transistors 41 dieses Bezugspotential übersteigt, die Transistoren 41 und 42 leiten und den Kondensator entladen. Eine Diode 47 kompensiert Temperatureffekte am Emitter-Basisübergang des Transistors 41. Ein Widerstand 48 bildet einen Streu-Weg von der Kathode der Diode 47 zur Null-Potential-Leitung.The capacitor is connected to the amplifier 36 so that the current through the amplifier 36 (and thus through the coil 11) increases linearly with the voltage across capacitor 38. The capacitor is also connected to a voltage level circuit 40, which has a programmable uni-junction transistor made up of transistors 41 and 42. A voltage divider 43, which consists of two resistors 44 and 45, which are located between the feed lines, generates a reference potential at their junction 46, so that when the emitter potential of the transistor 41 exceeds this reference potential, the Transistors 41 and 42 conduct and discharge the capacitor. A diode 47 compensates for temperature effects at the emitter-base junction of the transistor 41. A resistor 48 forms one Stray path from the cathode of diode 47 to the zero potential line.

Ein Schalter 49, der in Reihe mit dem Spannungsteiler liegt, bildet die Kontakte 15 und 16 des Beschleunigungsmessers.A switch 49 in series with the voltage divider forms contacts 15 and 16 of the accelerometer.

Im Betrieb und wenn der Beschleunigungsmesser in Ruhe ist, ist der Schalter 49 geöffnet. Die Verbindungsstelle 46 liegt daher auf Null-Potential und wegen des Widerstandes 48 arbeitet der Schaltkreis 40 sofort wenn der Kondensator 48 beginnt sich aufzuladen. Die Spannung am Kondensator kann daher nicht ansteigen und es kann kein Strom durch die Spule 11 fließen.In operation and when the accelerometer is at rest, switch 49 is open. The connection point 46 is therefore at zero potential and because of the resistor 48, the circuit 40 works immediately when the capacitor 48 begins to charge. The voltage across the capacitor can therefore not increase and no current can flow through the coil 11.

Wenn der Beschleunigungsmesser eine Beschleunigung erfährt, derart, daß der Schalter 49 geschlossen wird, steigt das Potential am Punkt 46 auf den vorgegebenen Wert und die Schaltung 40 wird abgeschaltet, so daß sich der Kondensator 38 linear aufladen kann und ein Strom durch die Spule 11 fließt, der linear zunimmt. Wenn der Strom eine Stärke erreicht, die genügend hochWhen the accelerometer experiences acceleration in such a way that the switch 49 is closed, the potential at point 46 rises to the predetermined value and the circuit 40 is switched off, so that the capacitor 38 can be charged linearly and a current flows through the coil 11, which increases linearly. When the current reaches a strength that is sufficiently high

- 10 6098 2 3/0321- 10 6098 2 3/0321

ist, daß das Drehmoment der Trägheitsmasse die Beschleunigungskraft übersteigt, wird der Schalter 49 geöffnet und das Potential am Punkt 46 fällt. Die Schaltung 40 arbeitet sofort, entlädt den Kondensator 38 und stoppt den Stromfluß durch die Spule 11. Wenn der Beschleunigungsmesser weiterhin einer Beschleunigung unterliegt, wird die Trägheitsmasse erneut bewegt, derart, daß der Schalter 49 geschlossen wird und der Kondensator beginnt sich aufzuladen. Dieser Vorgang wiederholt sich und er ist in der Wellenform der Figur 3b dargestellt. Die Wellenform zeigt wie der Strom durch die Spule 11 (gemessen als Spannung am Widerstand 35) sich mit der Zeit ändert. Man erkennt, daß die Welle eine Reihe von Spitzen aufweist, die eine Sägezahnwelle 50 bildet und zwar für einen Beschleungigungspegel a-. Für einen höheren Beschleunigungswert a„ benötigt der Strom mehr Zeit, um auf den höheren Wert zu steigen, der erforderlich ist, um die auf die Trägheitsmasse wirkende Kraft zu überwinden und die Periode der Wellenform 51 nimmt proportional zur Stärke der Beschleunigung zu.is that the torque of the inertial mass is the acceleration force exceeds, the switch 49 is opened and the potential at point 46 falls. Circuit 40 works immediately, discharging the capacitor 38 and stops the flow of current through the coil 11. If the accelerometer continues to accelerate is subject, the inertial mass is moved again such that the switch 49 is closed and the capacitor begins to recharge. This process is repeated and it is shown in the waveform of FIG. 3b. The waveform shows like the current through the coil 11 (measured as voltage on the Resistance 35) changes over time. It can be seen that the shaft has a series of peaks that form a sawtooth wave 50 forms specifically for an acceleration level a-. For the current needs a higher acceleration value a “more Time to rise to the higher value required to overcome the force acting on the inertial mass and the period of the waveform 51 increases in proportion to the strength the acceleration too.

Wenn die Beschleunigungskraft so stark ist, daß sich der Kondensator auf ein Potential auflädt, das größer ist als das am Punkt 46, ehe der Schalter 49 öffnet, so beginnt die Schaltung 40 zu arbeiten. Der Kondensator 40 entlädt sich und die Schaltung 40 wird abgeschaltet, wenn der Kondensator sich wieder auflädt. Das heißt, bei und über dem Beschleunigungspegel a.^ schwingt das System mit konstanter Frequenz.When the acceleration force is so strong that the capacitor charges to a potential greater than that at point 46 before switch 49 opens, circuit 40 begins to operate. The capacitor 40 discharges and the circuit 40 is turned off when the capacitor recharges. That is, at and above the acceleration level a ^ the system oscillates at a constant frequency.

Aus Fig. 3b ergibt sich, daß der Wert a^ die Grenze der meßbaren Beschleunigung darstellt. Bei einem Wert unter a^ ist die Periode der Wellenform proportional zur Stärke der Beschleunigung a, oder der Wellenformfrequenz 1/a.From Fig. 3b it follows that the value a ^ the limit of the measurable Represents acceleration. If the value is less than a ^ the period of the waveform proportional to the magnitude of the acceleration a, or the waveform frequency 1 / a.

Der Beschleunigungsmesser kann so ausgebildet werden, daß er auf Beschleunigungskräfte in entgegengesetzten Richtungen ansprichtThe accelerometer can be made to respond to acceleration forces in opposite directions

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und zwar mit Hilfe eines komplementären Schaltkreises (nicht gezeigt), der mit der Spule 11 an der Klemme 53 verbunden wird.by means of a complementary circuit (not shown) connected to the coil 11 at the terminal 53 will.

- 12 609823/0321 - 12 609823/0321

Claims

Accelerometer with force compensation, characterized by an electric coil that is on a current flowing through it responds to a magnetic field with a strength of the current proportional To generate field strength, a magnet rotatably arranged in the field of the coil around an axis, which is transverse to the north-south axis of the magnet and to the field axis of the coil, one arranged on the magnet and to its Inertia mass offset from the axis of rotation and biased towards a stable position, an electrical one Switch that due to a movement of the inertial mass as a result of an acceleration force over a predetermined Angle can be closed from the stable position in order to cause a current flow in the coil and a magnetic field that interacts with the field of the magnet to make the magnet in a direction opposite to turn to the angular movement and to open the switch, creating an oscillatory movement of the inertial mass, which generates an intermittent flow of current in the coil, the time average of which is a measure of the The strength of the acceleration force is.

2. Accelerometer according to claim 1, characterized in that g e k e η η shows that the axis of rotation of the magnet is essentially perpendicular to its north-south axis.

3. Accelerometer according to claim 1 or 2, characterized in that the axis of rotation of the magnet in the is essentially perpendicular to the field axis of the coil.

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4. Accelerometer according to one of claims 1 to 3, characterized by means for displacement the limits of the accelerometer's working range by equal amounts in the same direction, wherein the field strength of the magnetic field of the coil is changed by a constant value.

5. Accelerometer according to claim 4, -that geke η η is characterized in that the change in the field strength of the coil is generated by a constant direct current which flows in the coil together with the current as a result of the
Closing the electrical switch.

6. Accelerometer according to one of the preceding claims, characterized in that the inertial mass by gravity in a stable
Position is biased.

7. Accelerometer according to one of the preceding claims, characterized in that the Inertial mass is formed by the magnet, which is rotatably arranged around an axis that is to the center of mass

of the magnet is offset.

8. Accelerometer according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical switch has a source of optical radiation and a detector for the radiation and means on the inertial mass for changing the strength
the radiation reaching the detector.

9. Accelerometer according to one of the preceding claims, characterized in that at When the switch is closed, a constant direct current flows through the coil.

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10. Accelerometer according to one of claims 1 to 8, characterized in that when the switch is closed, a direct current flows through the coil, its Strength increases linearly.

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