DE7142348U

DE7142348U - TOUCHLESS SPEED METER

Info

Publication number: DE7142348U
Application number: DE19717142348
Authority: DE
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
Priority date: 1971-11-10
Filing date: 1971-11-10
Publication date: 1973-02-01

Description

Berührungsfreier GeschwindigkeitsmesserNon-contact speedometer

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum berührungsfreien Messen der Geschwindigkeit eines entlang einer Trasse bewegten Körpers, insbesondere eines Schwebefahrzeugs.The invention relates to a device for contactless Measuring the speed of a body moving along a route, in particular a hover vehicle.

ftegannte Geschwindigkeitsmessungen beruhen auf einer Weg- und einer Zeitmessung oder auf der Ableitung einer Drehbewegung von der geradlinigen Eewegung des Körpers und deren Auswertung zur Erzeugung eines geschwindigkeitsproportionalen Signals. Beispielsweise ist es bekannt, in vorgegebenen Abständen Reflektoren an der Trasse sowie eine Anordnung aus einer Strahlungsquelle und einem Empfänger am bewegten Körper anzubringen und aus der Impulsfolge der empfangenen reflektierten Strahlung ein Geschwindigkeitssignal zu bilden. Eine derartige Einrichtung ist jedoch sehr aufwendig und bei langen Trassen mit unverhältnismäßig hohen Kosten behaftet.Famed speed measurements are based on a path and a time measurement or on the derivation of a rotational movement from the rectilinear movement of the body and their evaluation to generate a speed-proportional signal. For example, it is known in predetermined distances to attach reflectors on the route and an arrangement of a radiation source and a receiver on the moving body and to form a speed signal from the pulse sequence of the received reflected radiation. One such facility is however, very complex and with long routes with disproportionately high costs.

Andererseits wird bei einer mechanischen Verbindung zwischen der Trasse und dem bewegten Körper gewöhnlich dieOn the other hand, in the case of a mechanical connection between the route and the moving body, the

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Drehzahl eines Rades, eines Ritzels od.dgl. gemessen und als Geschwindigkeit ausgedrückt. Als Srsässälgsbsr »erde«Speed of a wheel, a pinion or the like. measured and expressed as speed. As Srsässälgsbsr »earth«

vielfach Wirbelstromgeber mit Gleich- oder Wechselfelder regung verwendet, bei denen eine drehbar gelagerte und mit einem rotierenden Element des bewegten Körper· oder der Trasse verbundene Scheibe oder ein Zylinder einem ortsfesten Magnetfeld ausgesetzt ist. in der Scheibe oder dem Zylinder werden durch die Rotation Wirbelströme erzeugt, deren Magnetfeld ein fiaß für die Drehzahl des rotierenden Elements des bewegten Körpers und damit dessen Geschwindigkeit ist. Sin bekannter Wirbelstromgeber mit Wechselfeiderregung ähnelt einer IndukticxissÄSchine mit Kurzschlußläufer. Ein Ständer-Blechpaket trägt vier um 90° gegeneinander versetzte Spulen. Je zwei einander gegenüberliegende Spulen sind in Reihe geschaltet. An dem einen Spulenpaar wird eine Wechselspannung angelegt, während am anderen Spulenpaar die Ausgangsspannung abgenommen wird. Im Luftspalt zwischen dem Ständer-Blechpaket und einem feststehenden Eisenkern befindet sich ein metallischer Zylinder, der mit der zu messenden Drehzahl umläuft.Eddy current generators with direct or alternating fields are often used, in which a rotatably mounted disk or cylinder connected to a rotating element of the moving body or the line is exposed to a stationary magnetic field. Eddy currents are generated in the disk or cylinder by the rotation, the magnetic field of which is a fiaß for the speed of the rotating element of the moving body and thus its speed. A well-known eddy current generator with alternating field excitation is similar to an inductive machine with a squirrel-cage rotor. A stator laminated core carries four coils offset from one another by 90 °. Two opposing coils are connected in series. An alternating voltage is applied to one pair of coils, while the output voltage is taken from the other pair of coils. In the air gap between the stator core and a fixed iron core there is a metallic cylinder that rotates at the speed to be measured.

Die Ableitung einer Drehbewegung für einen derartigen Drehzahlgeber von der im wesentlichen geradlinigen Bewegung des Körpers ist vielfach konstruktiv umständlich undThe derivation of a rotary movement for such a speed sensor from the substantially rectilinear movement of the body is often constructive and cumbersome

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vor allem bei berührungslos getragenen und geführten Kör-especially for contactlessly worn and guided bodies

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schwindigkeit, überhaupt nicht realisierbar.speed, not feasible at all.

Nun ist es zwar möglich, auch ohne besondere Reflektoren an der Trasse eine berührungslose Geschwindigkeitsmessung vorzunehmen, indem zwei in Richtung der Bewegung des Körpers hintereinander angeordnete Lichtsender mit je einem zugehörigen Empfänger auf eine unebene rauhe Spur der Trasse gerichtet sind und die geschwindigkeitsabhängige seitliche Phasenverschiebung der Auegangssignale der empfänger ecnittelt wird, sllsin swieh eine eolehe berührungslos arbeitende Geschwindigkeitsmeßeinrichtung erweist sich infolge des beträchtlichen Aufwandes an elektronischen Elementen als zu kostspielig.Now it is possible to have a non-contact speed measurement even without special reflectors on the route undertake by having two light transmitters arranged one behind the other in the direction of the movement of the body, each with one associated receiver are directed to an uneven rough track of the route and the speed-dependent Lateral phase shift of the output signals of the receiver is averaged, sllsin swieh an eolehe non-contact speed measuring device proves to be too expensive due to the considerable expenditure on electronic elements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die bei geringem Aufwand ein direktes berührungsfreies Messen der Geschwindigkeit des bewegten Körpers gestattet.The invention is based on the object of specifying a device of the type mentioned at the outset which, with little effort, enables direct, non-contact measurement of the Speed of the moving body allowed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäS durch eine elektrisch leitende Schiene an der Trasse, mindestens einen Magneten am bewegten Körper, dessen Magnetfeld die Schiene durchsetzt, und durch einen Geber zum Erfassen des von Wirbel-This object is achieved according to the invention by an electrically conductive rail on the route, at least one magnet on the moving body, the magnetic field of which penetrates the rail, and by an encoder for recording the vortex

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strömen in der Schiene aufgebauten Magnetfeldes gelöst. Die Erfindung greift somit das den bekannten Wirbeletromdrehzahlgebern zugrunde liegende Prinzip auf, SXa umgeht aber die Ableitung einer Drehbewegung von der geradlinigen Bewegung des Körpers und gestattet eine direkte Erzeugung eines geschwindigkeitsproportionalen Signals, unabhängig davon, ob der bewegte Körper in mechanischem Kontakt mit der Trasse steht oder berührungsfrei getragen und geführt wird. Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt somit die Messung der Geschwindigkeit von Körpern jeder Art, solange der Körper nur entlang einer Trasse geführt wird, deren elektrisch leitende Schiene, die auch von der Trasse selbst dargestellt werden kann, τα<η Magneten des Körpers "magnetisch¹¹ erreichbar 1st.flow released in the magnetic field built up in the rail. The invention thus takes up the principle on which the known eddy current speed sensors are based, but SXa bypasses the derivation of a rotary movement from the linear movement of the body and allows a direct generation of a speed-proportional signal, regardless of whether the moving body is in mechanical contact with the route or is carried and guided without contact. The arrangement according to the invention allows to measure the speed of articles of any kind as long as the body is guided only along a line, the electrically conductive rail, which can also be represented by the line itself, τα <η magnet body "magnetic ¹¹ 1st reachable .

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist auf beiden Seiten der Schiene und auf Abstand zu dieser jeweils ein Elektromagnet mit E-förmigem Eisenkern bei auf die Sc \ene gerichteten Kernschenkeln am bewegten Körper befestigt, wobei die Außenschenkel zur Erzeugung eines Flusses bei feldfreien Mittelscheiteln Erregerspulen und die Mittelschenkel mindestens einen Feldge'^er tragen.According to a particular embodiment of the invention is an electromagnet with an E-shaped iron core on both sides of the rail and at a distance from it on the moving core limbs directed at the scene Body attached, with the outer legs for generating a flux with field-free center vertices excitation coils and the center legs at least one Feldge '^ er wear.

Diese Unterbringung und Schaltung von Erregerspulen eef den Außenschenkeln der E-förmigen Magnetkerne läßt eineThis accommodation and switching of excitation coils eef the outer legs of the E-shaped magnetic cores leaves a

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Flußverteilung erzielen, bei der die Mittelschenkel praktisch nur von einem von Wirbelströmen in der Schiene erzeugten und von der Geschwindigkeit dss Körpers abhängigen Fluß durchsetzt werden«Achieve flow distribution in which the middle legs are practically only penetrated by a flow generated by eddy currents in the rail and dependent on the speed of the body "

In Weiterbildung der Erfindung sind die Erregerspulen wechselspannungsgeepeist, während die Mittelschenkel der Elektromagnetkerne MeBspulen tragen. Die Wechselfelderregung besitzt gegenüber der Gleichfelderregung den Vorteil, daß Fremdfelder ohne Einfluß auf die Messung bleiben. Hinzu kommt, daß Gleichfeldsonden wie Hallgeneratoren ohne zusätzliche MaSnahiüen eine relativ starke Temperaturabhängigkeit ihrer Ausgangssignale zeigen.The excitation coils are a further development of the invention AC voltage fed while the middle legs of the electromagnet cores carry measuring coils. Alternating field excitation has the advantage over constant field excitation that external fields have no influence on the measurement. In addition, constant field probes such as Hall generators show a relatively strong temperature dependence of their output signals without additional measurements.

Bei einem mit Hilfe eines linearen Induktionsmotors betriebenen Schwebefahrzeug bedarf es keiner gesonderten Montage einer elektrisch leitenden Schiene. Vorteilhaft ist dann die an der Trasse befestigte Läuferschiene oder eine der Stromversorgungsschienen als elektrisch leitende Schiene vorgesehen.In the case of a levitation vehicle operated with the aid of a linear induction motor, no separate ones are required Assembly of an electrically conductive rail. Advantageous is then the runner rail attached to the route or one of the power supply rails as electrically conductive Rail provided.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Messung der Geschwindigkeit eines Schwebefahrzeugs ia Draufsicht zeigt, näher beschrieben.The invention is explained below using an exemplary embodiment with reference to the drawing, which shows a Device according to the invention for measuring the speed of a hovercraft generally shows a plan view, described in more detail.

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Auf beiden Seiten einer elektrisch leitenden, an der nicht dargestellten Trasse eines Schwebefahrzeugs montierten Schiene 1 ist in einem Abstand ein Elektromagnet 2 am ebenfalls nicht dargestellten Schwebefahrzeug montiert. Bei der Schiene 1 handelt es sich usi die Läuferschiene des linearen Induktionsmotors des Schwebefahrzeugs. Ebenso kommt ggf. eine der Stromversorgungsschienen in Betracht. Die beiden Elektromagnete 2 besitzen bei übereinstimmendem Aufbau E-förmige Kerne 3, deren Außenschenkel 4 mit Erregerspulen 5 versehen sind, während die Hittelschenkel 6 Meßspulen 7 tragen. Die Erregerspulen 5 beider Elektromagnete 2 sind gleichsinnig in Reihe geschaltet und an eine Wechselstromquelle 8 angeschlossen, so daß ein Wechselfluß lediglich die Außenschenkel 4 und die Jochschenkel 9 der Elektromagnetkerne 3 durchsetzt, während die Mittelschenkel aus Symmetriegründen praktisch wechselfeidfrei bleiben, solange keine Relativbewegung zwischen der Schiene 1 und den Magneten 2 stattfindet. Aus eben diesen Symmetriegründen bauen auch die bereits im Stillstand in der Schiene 1 erzeugten Wirbelströme in den Mittelschenkeln 6 keinen Fluß auf, so daß die ebenfalls gleichsinnig in Reihe geschalteten Meßspulen 7 keine Spannung abgeben. Setzt sich das Fahrzeug dagegen in Bewegung, so werden in der Schiene zusätzliche Wirbelströme erzeugt, die einen Wechselfluß aufbauen, dessen Achse in die gemeinsame Achse der Mittel- On both sides of an electrically conductive rail 1 mounted on the route of a suspension vehicle (not shown), an electromagnet 2 is mounted at a distance on the suspension vehicle, also not shown. The rail 1 is usi the runner rail of the linear induction motor of the levitation vehicle. One of the power supply rails may also come into consideration. The two electromagnets 2 have, with the same structure, E-shaped cores 3, the outer legs 4 of which are provided with excitation coils 5, while the central legs 6 carry measuring coils 7. The excitation coils 5 of both electromagnets 2 are connected in the same direction in series and connected to an alternating current source 8, so that an alternating flow only passes through the outer limbs 4 and the yoke limbs 9 of the electromagnet cores 3, while the middle limbs remain practically free of alternation for reasons of symmetry as long as there is no relative movement between the rail 1 and the magnet 2 takes place. For precisely these reasons of symmetry, the eddy currents already generated in the rail 1 at standstill do not build up any flux in the central limbs 6, so that the measuring coils 7, which are also connected in series in the same direction, do not emit any voltage. If, on the other hand, the vehicle starts moving, additional eddy currents are generated in the rail, which build up an alternating flow, the axis of which is in the common axis of the central

schenkel 6 fällt und dessen Größe bei sättigungsfreiem Betrieb der Elektromagnetkerne 3 der Geschwindigkeit des Schwebefahrzeugs proportional ist. Entsprechend wird in den Meßspulen 7 eine geschwindigkeitsproportionale Spannung induziert, die von den Klemmen 10 beispielsweise einom Geschwindigkeitsanzeigegerät zugeführt wird. Leg 6 falls and the size of which is proportional to the speed of the levitation vehicle in the case of saturation-free operation of the electromagnetic cores 3. Correspondingly, a voltage proportional to the speed is induced in the measuring coils 7, which voltage is fed from the terminals 10 to a speed indicator, for example.

Gr/2 - 8 - Size / 2 - 8 -

7142 341 -t LH7142 341 -t LH

Claims

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KRAUSS-MAFFEI - AKTIENGESELLSCHAFT - 8000 MÖNCHEN

G 71-42 348.8 TF 497

on letter dated November 20, 1972

Claim to protection

AC-excited eddy current generator for contact-free measurement of the speed of a body moving along a path, in particular a levitation vehicle, from an E-magnet arrangement carrying excitation and measuring coils, which for magnetic engagement with an electrically conductive rail of the train, in particular the reaction rail of a drive vde » Scbwebefahrsöugs provided linear induction motor or one of the power supply rails of the hover vehicle, can be mounted on the moving body, characterized in that the E-magnet arrangement has two correspondingly designed E-shaped magnet cores (3) whose free legs (4,6) with their ends for formation an air gap for the rail (1) face each other at a distance, the outer limbs (4) carrying excitation coils (5) and the central limbs (6) carrying measuring coils (7).

Gr/ZGr / Z

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