DE672203C

DE672203C - Arrangement for making changes in position of such parts perceptible (such as shafts subject to rotation) which are exposed to fast changes in position in addition to a shift that changes only slowly

Info

Publication number: DE672203C
Application number: DES119164D
Authority: DE
Inventors: Dr Lothar Rohde
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1935-07-25
Filing date: 1935-07-25
Publication date: 1939-02-22

Description

Anordnung zum Wahrnehmbarmachen von Lageänderungen solcher Teile (wie z. B. auf Drehung beanspruchter Wellen), die neben einer sich nur langsam ändernden Verschiebung schnell verlaufenden Lageänderungen ausgesetzt sind Es ist bekannt, auf elektrischem Wege sowohl langsam verlaufende Verformuingen umlaufender Teile, z. B. bei Wellen die durch das übertragene Drehmoment hervorgerufene Verdrehung, als auch schnell verlaufende Verformungen, z. B. die Drehschwingu!n@gen von zur Kraftübertragung dienenden Wellen, zu messen. Man benutzt zu diesem Zweck entweder Kapazitäten oder Induktivitäten, deren zwei zusammenwirkende Teile (Belegungen oder Feld- und Induktionsspule) entweder mit zwei in entsprechendem Abstand voneinander liegenden Wellenquerschnitten verbunden, sind oder zur Lösung der zuletzt genannten Aufgabe zu einem. Teil auf der Welle, zum anderen Teil auf einem von der Welle mitgenommenen., jedoch ihr gegenüber leicht verschiebbaren, mit gl@eichförrniger Geschwindigkeit sich bewqgen,den Teil. ,angeordnet sind. Zur Messung der Kapazitätsänderungen bzw. induzierten Spannungen bedient man sich der in der W.echselstromtechnik üblichen Anordnungen und verwendet beispielsweise zu diesem Zweck auch Elektroden.röhren, insbesondere auch in Gegentaktschaltungen. Keine der vorerwähnten Anordnungen ist jedoch so ausgebildet, daß man ;gleichzeitig mit ihr die langsamen Lageen und die ihnen überlagerten, änderung schnell verlaufenden Lageänderungen getrennt messen könnte, z. B. also bei einer umlaufenden Welle sowohl die Verdrehungen als auch die auftretenden Drehschwingungen. In dieser Richtung liegt die Aufgabe, welche sich der Erfinder gestellt hat.Arrangement for making changes in position of such parts (such as z. B. on the rotation of stressed shafts), which change only slowly in addition to one Displacement are exposed to rapid changes in position It is known both slow deformations of rotating parts by electrical means, z. B. in shafts the torsion caused by the transmitted torque, as well as fast deformations, e.g. B. the torsional vibrations from zur Power transmission shafts to measure. One uses either for this purpose Capacities or inductances, the two interacting parts of which (assignments or Field coil and induction coil) either with two at an appropriate distance from each other lying shaft cross-sections connected, or to solve the last-mentioned Task to one. Part on the wave, the other part on one that is carried along by the wave., however, compared to it, it can be easily moved, with smooth-grained speed move the part. , are arranged. To measure the changes in capacitance or Induced voltages are used which are common in AC technology Arrangements and uses, for example, electrode tubes for this purpose, especially in push-pull circuits. None of the aforementioned arrangements are but trained in such a way that, at the same time, the slow positions and the Measure the superimposed changes and rapid changes in position separately could e.g. B. So with a rotating shaft, both the rotations and the occurring torsional vibrations. In this direction lies the task of which the inventor has given himself up.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden ebenfalls die zu messenden mechanischen Lageänderungen in: elektrische Größen umgewandelt, und zum Vergleich dieser elektrischen Größen mit einer konstanten Größe dient gemäß der Erfindung eine Gegen.taktröhnenschaltung, deren Anodenkreis transform.atorisch mit einem ein Gleichstrominstrument mit vorgeschialtetem Gleichrichter enthaltenden Kreis :gehoppelt ist, so daß auf der Primärseite des Transformators der sich nur langsam rändernde Wert und auf der Sekundärseite des Transformators der sich schnell rändernde Wert wahrnehmbar gemacht werden kann.To solve this problem, the mechanical Changes in position converted into: electrical quantities, and for comparison of these electrical quantities Sizes with a constant size are used according to the invention, a counter-clock drone circuit, whose anode circuit transforms with a direct current instrument with upstream Rectifier-containing circuit: is hopped so that on the primary side of the Transformer the slowly changing value and on the secondary side of the Transformer the rapidly changing value can be made perceptible.

Es sind bereits Anordnungen bekannt zum Wahrnehmbarmachen von Änderungen rein elektrischer Größen, deren Werte neben langsam verlaufenden Änderungen auch schnell wechselnde Änderungen aufweisen, bei denen der nur langsamen Änderungen unterworfene Teil durch ein :auf der Primärseite eines Transformators liegendes Instrument und der' schnell wechselnde Anteil mit einem sekundär, seitig angeschlossenen Instrument gemes wird. Ferner ist es bei derartigen M@ einrichtungen bekannt, sekundärseitig ein Gleichstrominstrument mit vorgeschaltetem Gleichrichter zu verwenden. Es ist auch bekannt, die Änderungen einer elektrischen Größe, vorzugsweise einer Kapazität, mit Hilfe einer Gegentaktröhrenschaltung zumessen bzw. aufzuzeichnen, indem die Gitterspannuüg des einen Rohres unter Zuhilfenahme der zu messenden Größe und diejenige des anderen Rohres in Abhängigkeit von einer Normalgröße beeinflußt wind. Dabei ist dann ün gemeinsamen Anodenkreis beider gegeneinanderg.eschalteter Röhren Stromgröße und Stromrichtung von dem Verhältnis der beiden zu vergleichenden Größen abhängig.Arrangements are already known for making changes in purely electrical quantities perceptible, the values of which, in addition to slow changes, also show rapidly changing changes, in which the part that is only subject to slow changes is caused by an instrument located on the primary side of a transformer and the ' rapidly changing proportion with a secondary, instrument connected on the side will. Furthermore, with such M @ facilities known to use a direct current instrument with an upstream rectifier on the secondary side. It is also known to measure or record the changes in an electrical variable, preferably a capacitance, with the aid of a push-pull tube circuit by influencing the grid tension of one tube with the aid of the variable to be measured and that of the other tube as a function of a normal variable. In this case, the current magnitude and direction of the current depend on the ratio of the two variables to be compared in the common anode circuit of the two mutually connected tubes.

Aufgabe der Erfindung war .es, diese bekannten Schaltungen so zu vervollständigen, d,aß man gleichzeitig sowohl den Wert der praktisch konstanten oder sich nur langsam ändernden mechanischen V erfoi-muing als auch die Amplitude und unter Umst;änden die Frequenz .der zusätzlichen, durch Schwingungsvorgänge bedingten Verformungen an Zeigergeräten ablesbar machen oder z. B. mit Hilfe von Tintenschreibern aufzeichnen kann.The object of the invention was .es to complete these known circuits in such a way that d, one ate at the same time both the value of the practically constant or slowly changing mechanical V erfoi-muing as well as the amplitude and under certain circumstances the frequency of the additional deformations caused by vibration processes make readable on pointer devices or z. B. record with the help of ink pens can.

Ein Ausführungsbeispiel .der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Mit i ist eine Schwingröhre bezeichnet, von welcher ein aus der Induktivität z und der Kapazität 3 bestehender Schwingungskreis erregt wird. Aus diesem Schwingungskreis wird eine Brükkenschaltung gespeist, die aus zwei Widerständen 4 und 5 und zwei Kapazitäten 6 und 7 besteht.An embodiment of the invention is shown in the drawing. With i an oscillating tube is designated, of which one of the inductance z and the capacity 3 existing oscillation circuit is excited. From this oscillation circle a bridge circuit is fed, which consists of two resistors 4 and 5 and two There is capacity 6 and 7.

Es ist angenommen, daß die zu messende Größe z. B. auf die Kapazität 6 so einwirkt, daß diese Kapazität sich entsprechend denn :Änderungen der zu messenden Größe ändert. Zwei in Gegentakt geschaltete Röhre 8 und 9 werden in bezug auf ihre Gitterspannung von den Spannungen an den Kapazitäten 6 bzw. 7 beeinflußt. Die Anodenkreise der Rohre sind ,über die Primärwicklung i o eines Transformators gegeneinandergeschaltet. Ein Mittenabgriff i i, der zweckmäßig auch die gemeinsame Anodenspannungsquelle 12 enthält, verbindet die Mitte der Wicklung i o mit den Kathoden beider Rohre. Mit Hilfe eines Meßinstrumentes 13 kann der Spannungsunterschied zwischen den Endpunkten der Wicklung io gemessen werden. Der Transformator besitzt zwei Sekundärwicklungen, von denen die eine über einen Gleichrichter 15 :auf ein Meßinstrument 16 geschaltet ist, während die zweite 17 einen Frequenzmesser 18 speist.It is assumed that the quantity to be measured is e.g. B. on the capacity 6 acts in such a way that this capacitance changes accordingly as: Changes to the to be measured Size changes. Two tubes 8 and 9 connected in push-pull are with respect to their Grid voltage influenced by the voltages at capacitors 6 and 7, respectively. The anode circles of the tubes are connected to one another via the primary winding i o of a transformer. A center tap i i, which is also expediently the common anode voltage source 12 contains, connects the middle of the winding i o with the cathodes of both tubes. With the help of a measuring instrument 13, the voltage difference between the end points the winding io can be measured. The transformer has two secondary windings, One of which is connected to a measuring instrument 16 via a rectifier 15 while the second 17 feeds a frequency meter 18.

"r. Die Wirkungsweise der gezeichnet--n Schalng erklärt sich etwa wie folgt: Zunächst erden die Kapazitäten 6 und 7 so abgeglichen, d.ß Brückengleichgewicht besteht. In diesem Falle fließen .unter der Voraussetzung, daß die Rohre 8 und 9 Gleichrichterwirku:ng aufweisen, über die beiden Hälften d.-r Primärwicklung io des Transformators Anodenströme gleicher Stärke, die in ihrer Wirkung einander aufheben. Infolgedessen haben auch die Endpunkte der Primärwicklung i o gleiche Spannung, so daß das Instrument 13 keinen Ausschlag zeigt. Wird aber entsprechend der Meßgröße die Kapazität 6 geändert, dann ändert sich damit das Verhältnis der über die Rohre 8 und 9 fließenden Anodenströme. Dadurch werden die Spannungen an den Endpunkten der Primärwicklung io ungleich, so daß nunmehr von,dem Instrument 13 ein Spannungsunterschied zwischen beiden Endpunkten ,angezeigt wird, der als Maß für den Unterschied beider Ströme und somit auch als Maß für die Änderung der Kapazität 6 dienen kann. Sekundärseitig ist ,eine Einwirkung insofern noch nicht vorhanden, als die hochfrequente Modulierung des Anodenstromes sich .über den Eisenkern auf die Sekundärwicklungen nicht auswirken kann. Sobald sich aber zusätzlich die Kapazität ihrer Größe nach periodisch ändert mit einer Frequenz, die etwa :einer Tonfrequenz -entspricht, dann wird 'von dem Meßinstrument 13 immer noch der Mittelwert der Anodenstromdifferenz bzw. des Anodenstromverhältnisses, .d. h. also der Mittelwert der Änderung der Kapazität 6, angezeigt. Daneben kommt aber jetzt die tonfrequente Modulation des hochfrequenten Erregerstromes über d n Eisenkern !des Transformators auf dessen Sekundärwicklungen zur Einwirkung. Ihr Mittelwert, d. h. die Größe ihrer Amplitude, kann von :dem Instrument 16 abgelesen werden, während ihre Frequenz auf dem Frequenzmesser 18 ablesbar ist. Es ist demnach mit Hilfe .des Gerätes möglich, bei einem im Betrieb befindlichen Maschinenteil mit Hilfe normaler Zeigerinstrumente oder normaler Schieber neben der durch eine vorhandene Grundbelastung bewirkten dauernden Verformung auch auf Schwingungserscheintunige@n beruhende periodische Verformiungen ihrer Amplitude und ihrer Frequenz nach unmittelbar abzulesen oder aufzuzeichnen.The mode of operation of the circuit shown can be explained as follows: First, capacitances 6 and 7 are balanced in such a way that the bridge is in equilibrium. ng, over the two halves d.-r primary winding io of the transformer anode currents of equal strength, which cancel each other in their effect If the measured variable changes the capacitance 6, the ratio of the anode currents flowing through the tubes 8 and 9 changes as a result , which can serve as a measure of the difference between the two currents and thus also as a measure of the change in capacitance 6. Secondary side ig is, an effect is not yet available insofar as the high-frequency modulation of the anode current cannot affect the secondary windings via the iron core. As soon as the capacity also changes periodically in terms of its size with a frequency which corresponds approximately to an audio frequency, the measuring instrument 13 still provides the mean value of the anode current difference or the anode current ratio,. d . H. that is, the mean value of the change in capacitance 6 is displayed. In addition, however, the audio-frequency modulation of the high-frequency excitation current via the iron core of the transformer has an effect on its secondary windings. Its mean value, ie the size of its amplitude, can be read from the instrument 16, while its frequency can be read from the frequency meter 18. With the help of the device, it is possible, with the help of normal pointer instruments or normal slides, to directly read or record periodic deformations of their amplitude and frequency based on vibration phenomena, in addition to the permanent deformation caused by an existing basic load .

Die Schaltung zeigt nur ein zur Erläuterung dienendes Ausführungsbeispiel. Sie kann insbesondere in bezug auf den ,an sich bekannten Teil der Gegentaktwirkung In mannigfacher Weise variiert werden. Ferner ist es nicht erforderlich, daß die sich ändernde Größe eine Kapazität ist. Iss könnte z. B. eb.ensogut ein Widerstand sein. Dann müßte man natürlich auch die Kapazität 7 durch einen .entsprechenden Widerstand in der Schaltung ersetzen.The circuit shows only an illustrative embodiment. It can in particular with respect to the known part of the push-pull action Can be varied in many ways. Furthermore, it is not necessary that the changing size is a capacity. Eat could e.g. B. eb. Just as well Be resistance. Then, of course, you would also have to replace the capacity 7 with a corresponding one Replace resistor in circuit.

Claims

PATENT APPLICATION: i. Arrangement for making bearing changes perceptible such parts (such as shafts stressed in rotation) that are next to a only slowly, changing displacement exposed to rapid changes in position are, by converting the changes to be measured into electrical quantities., thereby gekennzeidhnet that to compare these electrical quantities with a constant Size a push-pull tube circuit is used, the anode circuit with the transformer a circuit containing a direct current instrument with an upstream rectifier is coupled so that on the primary side of the transformer of the only slowly banding value. and on the secondary side of the transformer the rapidly changing Value can be made perceptible.

2. Arrangement according to claim i, characterized .by placing a frequency meter on the secondary side of the transformer.