DE3390546T1 - Drehzahlgeber - Google Patents

Description

DREHZAHLGEBER

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf die Messtechnik, insbesondere auf einen Drehzahlgeber.

Zugrundeliegender Stand der Technik

Eine Grundforderung, die an die Messgeräte und Geber gestellt wird, ist die Genauigkeit der Parametermessung. Daher werden die Konstruktionen der Geber sowie die ihnen zugrundeliegenden Prinzipien solcherweise gewählt, dass die Beeinflussung des Endergebnisses der Messung durch verschiedene, dieses Ergebnis verzerrende Paktoren vermieden wird. Zu solchen Paktoren gehören Störungen.

So enthalten die bekannten Drehzahlgeber jeweils einen Dauermagneten, der als Scheibe mit am Kreisumfang im Wechsei liegenden radial bzw. axial magnetisierten Polen und einer Axialbohrung für eine rotierende Welle gestaltet ist, sowie eine Wicklung, die auf einem Trägerteil aus einem Isolierstoff angebracht ist. Die aktiven Wicklungsleiter, deren Anzahl (2n + I)·ρ beträgt, wo η eine ganze Zahl und ρ die Polzahl bedeuten, liegen gegenüber den Dauermagnetpolen und sind über die Wicklungsköpfe in Reihe geschältet (siehe z.B. die GB-Patentanmeldung Hr. 2022326 vom 31.05.79, Kl. H 02 K 11/00, 16/04, 21/00; G OI P 3/48; US-PS Nr. 4093897, Kl. H 02 5/06). Zur Bekämpfung des entstehenden unerwünschten Störsignals,■das einen Pehler bei der Bestimmung der Drehzahl bedingt, ist in der erwähnten GB-Patentanmeldung und in der US-PS die Wicklung mit einer Kompensationswindung in Reihe gegengeschaltet. Hierzu wird die Wicklung des Drehzahlgebers auf mehrere Sektionen mit einer Verschiebung von 180° el. einer jeden von ihnen verteilt, wobei sie in Reihe geschaltet werden (siehe z.3. L.N.Safonov, V.F.Wolnyansky u.a. Präzisions-,vinkelgeber mit gedruckten Wicklungen. Bi^iothek des Gerätebauers, veröffentlicht 1977, Verlag "IVashinostroje-"ie" (Moskau), SS. 7-13, 58-60).

Bei der Drehung dea Dauermagneten wird in den aktiven Wicklungsleitern eine Hutζsignal-EMK mit veränderlicher Polarität induziert. Hierbei induzieren äussere magnetisehe bzw. elektromagnetische Felder in den aktiven Leitern und in den Wicklungsköpfen Stör-EMKs, die in den aktiven Wicklungsleitern dank deren Reihengegenschaltung kompensiert, in den Wicklungsköpfen aber addiert werden, weil die Wicklungsköpfe über die aktiven Leiter in Reihe geschaltet sind.

Bei den erwShnten Drehzahlgebern werden die Storsignale nicht vollständig kompensiert, weil die Koinpensationswindung relativ zu den Wicklungskopfen in einem Abstand liegt, der durch die Wicklungskonstruktion bedingt ist.

Dies ist besonders spürbar bei unsymmetrischem äusserem elektromagnetischem Feld, beispielsweise von einem einspeisenden Netztransformator. In diesen Gebern werden auch die Störungen nicht kompensiert, die in den Verbindungsdrähten zwischen der Wicklung und den nachfolgenden Apparaturen induziert werden.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehzahlgeber zu schaffen, in dem die Gewährleistung einer vollständigen Kompensation von äusseren Störungen es erlauben würde, die Genauigkeit der Drehzahlermittlung zu erhöhen.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Drehzahlgeber, der einen Dauermagneten, der als Scheibe mit am Kreisumfang im Wechsel liegenden Polen und einer Axialbohrung für eine rotierende Welle gestaltet ist, sowie eine Wicklung enthält, die auf einem Trägerteil angebracht ist und deren aktive Leiter gegenüber den Dauermagnetpolen liegen und über die Wicklungsköpfe in Reihe geschaltet sind, erfindungsgemäss eine Zusatzwicklung,

^5 deren aktive Leiter und diese in Reihe schaltende Köpfe ähnlich jeweils den aktiven Leitern und den Köpfen der Hauptwicklung in unmittelbarer Nähe voneinander und mit einer Verschiebung innerhalb von 30 bis 330° el. liegen,

sowie einen Differentialveratärker enthält, an dessen'Eingänge die einen Enden der Haupt- und der Zusatzwicklung angeschlossen sind, während ihre anderen Enden an eine gemeinsame Speiseschiene dieses Differentialverstärkers angeschlossen sind.

ZweckmSssig ist der Differentialverstärker im Drehzahlgeber in Form eines Spannungskomparators ausgeführt. Der erfindungsgemässe Drehzahlgeber gestattet, die Drehzahl mit einer hohen Genauigkeit zu ermitteln, die durch eine vollständige Kompensation der elektromagnetischen Störungen bedingt ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden wird die Erfindung in der Beschreibung einer konkreten Ausführungsform derselben anhand von beiliegenden Zeichnungen erläutert; in den Zeichnungen zeigt:

Pig. I die Gesamtansicht des Drehzahlgebers, gemäss der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II in Fig. I, gemäss der Erfindung;

Fig. 3 einen Abschnitt des aus einem Isolierstoff bestehenden Trägerteils in vergrössertem Masstab, in dessen Nuten Wicklungen untergebracht sind, gemäss der Erfindung;

Fig. 4 schematische Darstellung desselben wie in Fig. 3» unter Angabe der Richtungen der von den elektromagnetischen Störungen herrührenden EMKs, geraäss der Erfidung; Fig. 5 elektrisches Schaltbild der Wicklungen und des Spannungskomparators, gemäss der Erfindung; Fig. 6 elektrische Signale an den Eingängen und am Ausgang des Spannungskomparators, gemäss der Erfingung.

Beste Ausführungsform der Erfindung

Der Drehzahlgeber enthält einen Dauermagneten I (Fig. I, 2), der als Scheibe mit am Kreisumfang im Wechsei liegenden radial magnetisierten Polen W und S gestal-

tet ist. In der Scheibe ist eine Axialbohrung 2 für eine rotierende Welle 3 vorgesehen. Der Geber enthält ferner Wicklungen 4a,4b, die gemäss der vorliegenden Ausführungsform in Nuten 5 (Pig. 3) eines aus einem Isolierstoff bestehenden Trägerteils 6 untergebracht sind. Die Wicklungen 4a, 4b bestehen aus aktiven Leitern 7a, 7b, die über Wicklungskopfe 8a, 8b in Reihe geschaltet sind, wobei die aktiven Leiter 7a und 7b gegenüber den Polen des Dauermagrneten I (Pig. 2) in unmittelbarer Nähe voneinander liegen. Dementsprechend liegen auch die Wicklungsköpfe 8a (Fig. 3) 8b in unmittelbarer Hähe voneinander. Die Wicklungen 4a, 4b sind relativ zueinander um einen Winkel verschoben, der innerhalb von 30 bis 330° el. liegt. Die erwähnten Grenzen sind durch die zulässige Höhe des Ausgangssignals bedingt. In der hier beschriebenen Ausführungsform sind die Wicklungen 4a (Fig. 4), 4b um 180° el. (oder 9»p, wo ρ die Polzahl bedeutet) verschoben, was einen optimalen Verechiebungswinkel darstellt.

Der Drehzahlgeber enthält ferner einen Differentialverstärker 9 (Pig. I), an dessen Eingänge die einen gleichen Enden der Wicklungen 4a, 4b angeschlossen sind, während die anderen gleichen Enden der Wicklungen 4a, 4b an eine geraeinsame Schiene IO des DifferentialVerstärkers 9 angeschlossen sind (unter gleichen Enden sollen hier die Anfänge bzw. die Enden der Wicklungen verstanden werden). Zur Erzeugung eines rechteckfSrmigen Signals am Ausgang des Drehzahlgebers ist als Differentialverstärker ein Spannungskomparator II (Fig. 5) angewendet.

Denkbar ist auch eine andere Ausführungsform des Drehzahlgebers, bei der ein Dauermagnet mit axial magnetisierten Polen verwendet ist. Hierbei liegen die aktiven Wicklungsleiter auf die vorstehend beschriebene Weise, aber in der radialen Richtung.

^5 Ausserdem ist die Ausführung der 7/icklungen mit Hilfe der doppelseitigen gedruckten Verdrahtung möglich.

Der Drehzahlgeber arbeitet folgendermassen. Bei der Drehung des Dauermagneten I (Fig. I, 2) wird in der 7/ick-

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lung 4a (Pig. 5), die an den invertierenden Eingang des Komparators II angeschlossen ist,ein Signal 12 (Fig. 6) mit einer Frequenz induziert, die der Drehzahl des Gebers proportional ist, während in der Wicklung 4b ein Signal 13 mit derselben Frequenz und Amplitude, aber in Gegenphase zum Signal 12 induziert wird. Am Ausgang des Komparators II entsteht ein verstärktes rechteckfSrmiges Signal 14.

Wirkt auf den Geber ein äusseres elektromagnetisches StSrfeld ein, so wird in den aktiven Leitern 7a (Fig. 4), 7b und in den Wicklungskopf en 8a, 8b eine StSr-ElTK e_A induziert. In den aktiven Leitern 7a, 7b, die hinter- und gegeneinander geschaltet sind, werden die StSr-EMKs e^ kompensiert, in den WicklungskSnfen 8a, 8b aber addiert. Hierbei überlagern sich die ej( den Signalen 12 (Fig. 6), 13 von dem sich drehenden Dauermagneten I, werden mit ihnen addiert und in Form einer EMK β^ den Eingängen des Komparators II (Fig. 5) zugeführt. Da das Storsignal an den Eingängen des Komoarators II synphas ankommt, so ändert es den Zustand eines Ausgangssignals 14 (Fig. 6) nicht. Also ermöglicht es die vorhandenen zwei identischen Wicklungen, deren aktive Leiter um einen Winkel verschoben sind, der innerhalb von 30 bis 330° el. liegt, und in unmittelbarer Mhe voneinander, genauso wie die Wicklungsköpfe, gelegen sind, sowie der vorhandene Spannungskomparator, an den die Wicklungen angeschlossen sind, den Einfluss der äusseren elektromagnetischen Felder praktisch vollständig zu kompensieren und hierdurch die Genauigkeit der Drehzahlbestimmung zu erhShen.

Gewerbliche Verwertbarkeit

Die Erfindung wird vorwiegend in den Elektromotoren von Videorecordern und Tonbandgeräten sowie Plattenspielern zur r.Tessung und Regelung ihrer Drehzahl angewendet.

Claims (2)

5Su-S7.778P 26. Juni 1985 SeeTZ A PARTNER Steinsdorfatr. 10, 8000 München 22 7 PATETITANSPRUCHE

1. Drehzahlgeber, der einen Dauermagneten, der als Scheibe mit am Kreisumfang in Wechsel liegenden Polen und einer Axialbohrung für eine rotierende Welle ausgeführt ist, sowie eine Wicklung enthält, die auf einem Trägerteil angebracht ist und deren aktive Leiter gegenüber den Dauermagnetpolen liegen und über die Wicklungsköpfe in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass er eine !zusätzliche Zusatzwicklung (4b), deren aktive Leiter (7b) und dieselben in Reihe verbindende Wicklungsköpfe (8b) ähnlich jeweils den aktiven Leitern (7a) und den Wicklungsköpfen (8a) der HauptwickJung (4a) in unmittelbarer Nähe voneinander und mit einer Verschiebung innerhalb von 30 bis 330° el. liegen, sowie einen Differentialverstärker (9) enthält, an dessen Eing-fchge die einen Enden der Haupt- und der Zusatzwicklung (4a, 4b) angeschlossen sind, während die anderen Enden derselben an eine gemeinsame Speiseschiene (10) dieses Differentialverstärkers (9) angeschlossen sind.

2. Drehzalgeber nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Differentialverstärker in Form eines Spannungskomparators (II) ausgeführt ist.