DE3201873C2 - Auslenkungssensor - Google Patents

Abstract

Es liegt ein Auslenkungssensor für schwingende Systeme vor, der sich dadurch kennzeichnet, daß am periodisch bewegten Teil des schwingenden Systems ein Signalgeber (1) und diesem gegenüber ortsfest ein Sensor (3) vorgesehen ist, der auf das Signal des Signalgebers (1) anspricht, wobei das in dem Sensor (3) erzeugte Signal als Ausgangssignal für die Stellung des Signalgebers (1) anzusehen ist. Vorzugsweise dient als Signalgeber ein am periodisch bewegten Teil befestigtes Magnetplättchen, das während des Schwingbetriebes über dem Sensor (3) hin- und hergeführt wird und in diesem in Abhängigkeit von seiner Schwinglage unterschiedliche Ausgangssignale erzeugt, die die jeweilige Stellung des Magnetplättchens und damit die Auslenkamplitude des periodisch bewegten Teiles wiederspiegeln.

Description

Die Erfindung betrifft einen Auslenkungssensor, bei dem am periodisch bewegten Teil ein auf magnetischer oder elektromagnetischer Strahlungsgrundlage arbeitender, am periodisch bewegten Teil befestigter Signalgeber und diesem gegenüber ortsfest ein auf das magnetische oder elektromagnetische Strahlungssignal ansprechender Sensor vorgesehen ist, wobei das in dem Sensor erzeugte Signal als Ausgangssignal für die Stellung des Signalgebers anzusehen ist.

Bei schwingenden Systemen besteht das Problem, die Längenauslenkung der Schwingbewegung durch Regulierung der diese Auslenkung bewirkenden Energiezufuhr konstant zu halten. Die derzeit bekannten und in Gebrauch befindlichen Geräte, z. B. bei Schwingförderern, lassen es bei einer mechanischen Einstellung bewenden, die nur über kurze Zeiten eine hinreichende Konstanz der Auslenkung gewährleistet.

Mit dem gleichen Nachteil behaftet sind die Schwingungsanzeige, besonders für Auswuchtmaschinen, der DE-PS 8 36 105 sowie die Halbleiterwandleranordnung der DE-OS 14 73 973, die zum Nachweis einer mechanischen Auslenkung von einem auslenkungsproportionalen Signal ausgehen. Beide bekannten Anordnungen arbeiten auf lichtelektrischer Grundlage, wobei das mechanisch schwingende Element mit dem Lichtemitter (Diode), dem Lichtnachweiselement oder mit einem in der Bahn des Lichtbündels aufgestellten Spiegel oder mit einem die Beleuchtungsstärke ändernden Gitterelement verbunden ist. Als genereller Nachteil ist anzuführen, daß eine Kalibrierung von elektrischem Ausgangssignal des Lichtempfängers zur mechanischen Auslenkung erforderlich ist, was eine Inkonstanz der Meßgrundlage zur Folge hat. Diese Kalibrierung ist nämlich abhängig von vielen Einflüssen, insbesondere der Alterung des Lichtsensors (der Fotozelle), von der Änderung der Stärke der Lichtquelle, von Verschmutzungseffekten der Lichtquelle, des Lichtempfängers und des Lichtweges, und sie ist abhängig von den Eigenschaften der Signalauswertgeräte, als welche insbesondere Verstärker zu nennen sind.

Zusammenfassend läßt sich die Problematik dieser bekannten Anordnungen wie folgt feststellen:

Wenn zum Zeitpunkt ο beispielsweise 15OmV einer Auslenkung von 1,3 mm entsprechen, so ist äußerst fraglich, ob zum Zeitpunkt ο + t diese Relation noch gilt

Wird mit einer der bekannten Anordnungen die Auslenkung eines realen Systems, z. B. eines Schwingförderers, geregelt, so ist festzustellen, wie die zu regelnde Größe (Länge) »schwebt«. Die Auslenkung wird also nicht, wie gewünscht, konstant gehalten, sondern ändert sich mit den einwirkenden Umwelteinflüssen, insbesondere Temperatur und Verschmutzung. Ein von den vorbesagten Mängeln freier Auslenkungssensor wird erfindungsgemäß dadurch geboten, daß in Anwendung auf Schwingförderer der Signalgeber in seiner Nullstellung gegenüber dem Sensor um eine Strecke versetzt angeordnet ist, die ungefähr dem Abstand von Mitte des Signalgebers bis zur Mitte des Sensors entspricht

Einer bevorzugten Ausführungsform zufolge ist der Sensor auf einem Schieber angeordnet, der eine in Längeneinheiten geeichte Skala trägt

Es ist der große Vorteil der Erfindung, daß mittels ihrer eine bestimmte Signalausprägung rein phänomenologisch unabhängig von der Form ihres Auftretens genutzt wird. Es ist bei der Erfindung völlig belanglos,

wie das Signalverhältnis zur Auslenkung ist. Wesentlich ist nur, da3 bei Erreichen einer eindeutig bestimmten Länge (Position) das Signal eine besondere Ausprägung erfährt, welche das Erreichen der Länge (Position) eindeutig indiziert. Alle Kalibrierungen und/oder Linearisierungen sind überflüssig geworden. Selbst Abstandsänderungen, Verschmutzungen o. dgl. beeinflussen die Auslenkungsmessung nicht, sofern das Signal überhaupt noch meßbar ist Die einmal eingestellte Verschiebung zwischen Signalgeber und Sensor ist

3"> unmittelbar die Größe, welche die nutzbare Signalausprägung hervorruft.

Bewegt sich unter Betriebsbedingungen das Signalgeberplätichen von der vorstehend dargelegten Nullstellung bis zu der Stellung, bei der eine ungefähre Gegenüberstellung von Signalgeberplättchen und Sensor erreicht ist, so ergibt sich ein aus Minimas und Maximas bestehender Kurvenverlauf des Ausgangswertes des Sensors (z. B. ein Spannungsverlauf), der die Einhaltung der vorbestimmten Auslenkamplitude des Schwingförderers zu erkennen gibt. Ist dagegen die Auslenkung zu groß und geht über die oben vorausgesetzte Deckungslage von Signalgeberplättchen und Sensor hinaus, so tritt eine Veränderung des Kurvenverlaufs in Gestalt von Einsenkungen innerhalb

so der Maximas auf, die diesen die Form einer Höckerkurve verleihen, und die es ermöglichen, eine Elektronik wirksam werden zu lassen, die geeignet ist, diesen Höckerverlauf zu erkennen und daraus ein Signal abzuleiten, mit dem die Energiezufuhr zum Schwingförderantrieb reguliert wird.

Die Erfindung wird anhand eines in den Fig. 1 bis 5 unter Zuhilfenahme von Kurvenverläufen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Im gewählten Ausführungsbeispiel wird als Signalgeber ein Permanentmagnet und als Sensor eine hallspannungsempfindliche Elektronik verwendet.

In F i g. 1 ist mit 1 der Signalgeber bezeichnet, das am nicht dargestellten Schwingförderer angebracht ist und mit diesem eine durch den Pfeil 2 angedeutete Schwingbewegung ausführt. Ihm gegenüber ist ortsfest ein auf dem Markt erhältlicher Sensor 3 vorgesehen, der den Halleffekt ausnutzt und der den Fluß sowie die Änderung der ihn durchsetzenden magnetischen FeIdIi-

nien in eine Hallspannung umzusetzen geeignet ist Es ist verständlich, daß das auf diese Weise gewonnene Ausgangssignal einen maximalen Wert zeigt, wenn der Sensor aufgrund einer Gegenüberlage des Signalgebers zu diesem von einem Höchstmaß von Feldlinien durchsetzt wird, und daß die Ausgangsspannung des Sensors sinkt wenn infolge der Schwingbewegung des Schwingförderers der Signalgeber aus dieser Stellung herausgeführt wird. Ein mit der vorbezeichneten Anordnung and deren Arbeitsweise erzielter Kurvenverlauf ist der F i g. 2 zu entnehmen, bei der an einer Spannungsordinate U im Vergleich zur Weg-(Zeit)-Achse Z die beim Signalgeberlauf erzeugte Hallspannung aufgetrager, ist

Die hier dargebotenen Maxima bzw. Minima und deren Differenz sind infolge der unterschiedlichen Sensor-Parameter nicht reproduzierbar genug, um einen eindeutigen Zusammenhang zwischen Auslenkungslänge und Signalpegel herzustellen. Es wurde also ein Verfahren gesucht welches es gestattet aus dem Sensor-Signal eindeutig auf eine bestimmte Länge schließen zu können. Mittels dieses erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Sensor-Signal benutzt werden, um in einen Regelkreis die Energiezufuhr zum Schwingförderer zu regulieren, so daß die Auslenkung konstant gehalten wird.

Die prinzipielle Anordnung und Wirkungsweise der

auf diese Weise vervollständigten Grunderfindung wird in Fig.3 dargestellt In Ruhestellung wird der Signalgeber 1 so am Schwingförderer angebracht daß es um die Länge /1 vom Sensor-Fiättchen 3 entfernt ist. In der zugehörigen Signaldarstellung der Verlaufsfigur 4 ergibt sich der Wert a. Bewegt sich der Signalgeber und steht gegenüber dem Sensor, ergibt sich der Signalzustand b. Bewegt sich der Signalgeber über diesen Punkt hinaus, ergibt sich der Signalzustand c Als Ausgangssignal ergibt sich die in F i g. 4 dargestellte Höckerkurve, sofern die Schwingweite zu groß ist und über die eingestellte Länge /1 hinausgeht. Bewegt sich die Schwingweite nur zwischen den Positionen a und b, ergibt sich die Kurve, wie sie in F i g. 2 dargestellt ist. Eine geeignete Elektronik kann die Hocker erkennen und daraus ein Signal ableiten, mit dem die Energiezufuhr zur Rinne reguliert wird. Dies kann so geschehen, daß immer die Kurve der F i g. 2 eingehalten wird, womit die Auslenkung des Schwingförderers nur so weit sein kann, wie die doppelte Länge der eingestellten Länge 11.

Wird das Sensor-Plättchen 3 beweglich auf einem Schieber 4 angebracht, der in Längeneinheiten 5 geeicht ist (Fig.5), so kann durch Feststellen des Sensor-Plättchens 3 auf eine vorgegebene Position die einzuregelnde Auslenkungslänge bequem vom Anwender vorgegeben werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Auslenkungssensor, bei dem am periodisch bewegten Teil ein auf magnetischer oder elektromagnetischer Strahlungsgrundlage arbeitender, am periodisch bewegten Teil befestigter Signalgeber und diesem gegenüber ortsfest ein auf das magnetische oder elektromagnetische Strahlungssignal ansprechender Sensor vorgesehen ist, wobei das in dem Sensor erzeugte Signal als Ausgangssignal für die Stellung des Signalgebers anzusehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Anwendung auf Schwingförderer der Signalgeber (1) in seiner Nullstellung gegenüber dem Sensor (3) um eine Strecke (Ii) versetzt angeordnet ist, die ungefähr dem Abstand von Witte des Signalgebers (1) bis zur Mitte des Sensors (3) entspricht

2. Auslenkungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (3) auf einem Schieber (4) angeordnet ist, der eine in Längeneinheiten (5) geeichte Skala trägt.