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Vorrichtung zur Messung der Geschwindigkeit oder Drehzahl mechanisch
bewegter Körper Die Messung der Geschwindigkeit oder Drehzahl mechanisch bewegter
Körper läßt sich mit den hierfür bekannten Verfahren und Einrichtungen häufig nicht
durchführen, weil die zu prüfenden Körper, z. B. eine sich drehende Welle, nicht
in der erforderlichen Weise zugänglich sind oder durch die Kupplung der zur Messung
dienenden Einrichtungen mit diesen Körpern der mechanische Bewegungsvorgang geändert
wird. Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, für die Messung der Geschwindigkeit
oder Drehzahl mechanisch bewegter Körper, die schwer zugänglich und leicht störbar
sind, eine möglichst einfache, genaue und gegen äußere Einflüsse Ullempfindliche
Vorrichtung zu schaffen.
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Es ist bereits bekannt, zu diesem Zweck bewegter Körpern eine wechselnde
Gestaltung oder Färbung ihrer Oberfläche zu geben und dadurch das auf sie geworfene
Licht einer : Lichtquelle zeitlich wechsellld an eine lichtelektrische Zelle gelangen
zu lassen. So ist z. B. eine Einrichtung zur Messung, Überwachung oder selbsttätigen
Drehzahlregelung mittels lichtelektrischer Zellen bekanntgeworden, bei der zur Reflexion
des Lichts einer Lichtquelle auf die lichtelektrische Zelle auf der zu überwachenden
Achse ein spiegelnder Körper vorgesehen ist, der aus einem auf dem einen Teil seiner
Mantelfläche ununterbrochen verspiegelten zylindrischen Körper mit der zur ersteren
Achse parallelen Achse besteht. Gewöhnlich wird zur Auswertung der Lichtschwankungen
eine Verstärkeranordnung mit einem elektrischen Anzeigeinstrument, z. B. einer Oszillographenschleife
oder der Erregerspule einer Signalvorrichtung oder eines Zählwerks, verwendet.
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Die bekannte Einrichtung bedient sicll teurer und gegen Störungen
empfindlicher Mittel, so daß die Schaffung einer weniger störungsanfälligen und
einfacheren Vorrichtung zu diesem Zweck zur Aufgabe der Erfindung gemacht werden
mußte.
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Die Lösung der Aufgabe besteht in einem elektromagnetischen Relais,
dessen Erregerwicklung
in den Stromkreis der lichtelektrischein
Zelle eingeschaltet ist. Es besitzt zwei von seinem Magnetanker schlielibare Köntakte.
Diese sind so angeordnet, daß in einer Endlage des Ankers der eine Kontakt untl
in der anderen Endlage der andere Kontakt geschlossen ist. Der eine von ihnen liegt
in Reihe mit einer Gleichstromquelle und einem ECondensator in einem Stromkreis.
Der andere liegt in Reihe mit demselben Kondensator und einem Strommesser in einem
zweiten Stromkreis. Die Widerstände der beiden Stromkreise sind gehörig bemessen.
Das kann z. B. dadurch geschehen, daß der Gleichstromquelle ein ziemlich hoher Widerstand
vorgeschaltet wird, der die Aufladung des I(ondensators verzögert, während der Strommesser
einen möglichst geringen Widerstand hat, so daß die Entladung des Kondensators auf'jeden
Fall in viel kürzerer Zeit beendet ist, als der Entladekontakt geschlossen bleibt,
Dann ist durch die Schließdauer des Ladekontaktes die Höhe der Aufladung des Kondensators
bestimmt, so daß je nach der Größe des zu messenden Wertes (z. B. der Drehzahl)
die Aufladung des Kondensators verschieden hoch ist.
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Der zur Messung verwendete Strommesser kann selbstverständlich auch
als Amperestundenzähler ausgebildet sein. Dann zeigt er nicht unmittelbar die Gesdiwindiglieit
oder Drehzahl, sondern deren Zeitintregal an. Man kann also unmittelbar die zurückgelegte
Strecke oder die Gesamtzahl der abgelaufenen Umdrehungen ablesen (Taxameter).
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Will man die einzelnen Änderungen und Schwankungen der Geschwindigkeit
oder Drehzahl aufzeichnen, so wird man selbstverständlich zweckmäßig den Strommesser
als schreibendes Gerät ausbilden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einigen
Sonderbeispielen über die praktische Ausbildung der Vorrichtung gegeben.
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Fig. I zeigt eine Anordnung zur Bestimmung der sekundlichen Drehzahl
einer Welle, bei der die Drehzahl durch den Ausschlag eines Strommessers angegeben
wird, Fig. 2 einen Amperestundenzähler, wie er an Stelle des Strommessers in der
Anordnung nach Fig. 1 zur Zählung der Umdrehungen der Welle benutzt werden kann,
Fig. 3 eine Schaltanordnung zur Weichung des in Fig. I dargestellten Relais, Fig.
4 die Anordnung der hellen und dunklen Flächen an der Stirnseite einer Welle, Fig.
5 eine lichtelelitrische Vorrichtung mit eingebauter Lichtquelle, Fig. 6 einen Handgriff
mit eingebauter lichtelektrischer Vorrichtung und Lichtquelle und Fig. 7 die Befestigung
des in Fig. 6 dargestellten Handgriffes an einem Ständer.
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Die Fig. I und 2 zeigen als Ausführungsbeispiel eine Anordnung, die
in einfacher Weise eine Messung der sekundlichen Drehzahl bzw. eine Zählung der
Umdrehungen innerhalb einer bestimmten Zeit zuläßt.
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Die Welle 20 weist eine helle Fläche 21 und eine dunkle Fläche 22
auf. Zur Anleuchtung des Wellenumfanges dient eine Glühlampe 23, die zwischen den
beiden Hälften einer Fotozelle 24 angeordnet ist. Wie die Zeichnung zeigt, fällt
das von der Lampe 23 ausgehende und am Umfang der Welle reflektierte Licht auf beide
Hälften der Fotozelle 24.
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Im Stromkreis der Fotozelle liegen eine Batterie 25 und eine Drosselspule
26. Parallel zu diesem Stromkreis ist iiber einen Kondensator 27 ein Relais 28 geschaltet.
Durch dieses Relais fließt der durch die Lichtschwankungen in der Fotozelle 24 hervorgerufene
Wechselstrom, während der Gleichstrom durch die Drosselspule 26 geht. Der Anker
29 des Relais 28 schwingt mit der Frequenz des durch das Relais fließenden NTechselstromes.
Er ist mit einem Kondensator 30 und über diesen entweder mit einem Strommesser 31
oder mit einer Batterie 32 verbunden, je nachdem ob der Anker 29 am Kontakt 33 oder
am Kontakt 34 anliegt. Durch die Bewegung des Ankers 29 wird entweder der Kondensator
30 durch die Batterie 32 aufgeladen oder über den Strommesser 31 cntladen. Auf diese
Weise zeigt der Strommesser, entsprechend geeicht, einen Strom an, der der Drehfrequenz
der Welle 1 proportional ist. Die Größe der sekundlich dadurch den Strommesser fließenden
elektrischen Äfenge ist abhängig von der Frequenz des Ankers 29, vorausgesetzt daß
die Zeitkonstante des Kreises: Kapazität-Widerstand des Strommessers genügend klein
ist gegenüber der Zeitdauer der Wechsel des Relais.
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Soll an Stelle der Frequenz die Zahl der in einer bestimmten Zeit
zurückgelegten Umdrehungen der Welle 20 bestimmt werden, so ist dies in einfacher
Weise dadurch möglich, daß der Strommesser durch einen Amperestundenzähler ersetzt
wird (Fig. 2). Dieser Amperestundenzähler zeigt dann bei entsprechender Eichung
unmittelbar die Zahl der Vmdrehungen an.
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Um eine handliche Meßeinrichtung zu erhalten, werden die in Fig.
1 dargestellten Instrumente und Apparate in nachfolgend beschriebener Weise in zwei
Vorrichtungen zusammengefaßt. Die eine Vorrichtung besteht aus der Lichtquelle,
der lichtelektrischen Einrichtung und einem Handgriff. Eine sehr vorteilhafte Anordnung
der Lichtquelle ist
die ill Fig. r angedeutete und in Lig. 5 110
Ansicht wiedergegebene. Die Lichtquelle 40 ist, wie Fig. 5 zeigt, in der Mitte und
innerhalb der lichtelektrischen Zelle 41 angebracht.
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In Fig. 5 ist eine Glühlampe gewöhnlicher Formgebung verwendet. Eine
bessere Lichtausnutzung ergibt die in Fig. 7 gezeichnete Lampe 42 in Stabform. Vorteilhaft
ist es ferner, der Vorderfläche der meist plattenförmigen lichtelektrischen Vorrichtungen
eine konkave Ausbildung zu geben, wie dies die Fig. 7 zeigt.
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Lichtquelle und lichtelektrische Zelle werden, wie die Fig. 6 und
7 zeigen, an einem Handgriff 43 befestigt, der eine axiale Bohrung für die Einführung
der erforderlichen elektrischen Leitungen 44 besitzt. Außerdem ist eine hierzu senkrechte
Bohrung 45 im Handgriff angebracht sowie eine Stellschraube 46, um den Handgriff
gegebenenfalls auch auf einem Stäner 47 .einstellbar befestigen zu können. Ausbildung
und Anordnung der lichtelektrischen Einrichtung bilden nicht den Gegenstand der
Erfindung.
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Die übrigen in Fig. 1 dargestellten Einrichtungen sind zu einem einzigen
Instrument 48 vereinigt. Der sichtbare Zeiger des Instrumentes 48 ist der Zeiger
des Strommessers 3I. An diesem Instrument sind Klemmen 48a für den Anschluß des
Gleichstromes angebracht.
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Wichtig ist, daß die Anzeige des Strommessers 31 jederzeit nachgeeicht
werden kann und daß die hierfür erforderlichen Vorrichtungen mit dem Instrument
selbst verbunder sind. Eine erfindungsgemäße Eichanordnung zeigt die Fig. 1. Die
Spule des Relais 28 kann durch Schalter 35, 35a jederzeit entweder unmittelbar oder
über einen. Kondensator 36 mit zwei Klemmen 37, 38 verbunden werden. Der Kondensator
ist so bemessen, daß die Relaisspule jederzeit an eine übliche Wechsel stromleitung
bekannter Frequenz angeschlossen werden kann. Der Anker 29 schwingt dann in der
Frequenz des Wechselstromes z. B. mit 50 Perioden. Hiermit ist die Möglichkeit zur
Nacheichung des Instrumentes - gegeben Eine andere erfindungsgomäße Eichungsmöglichkeit
ist die in Fig. 3 angegebene.
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Hiernach ist eine Batterie 50 einmal mit dem Anker 29 des Relais und
andererseits über eine Spule 51 mit einem Kontakt 52 verbunden, der durch den Anker
29 selbst gesteuert wird. Der federnd gedachte Anker schwingt dann beim Einschalten
des Stromkreises mit der 1111 eigentümlichen bekannten Eigen frequenz. wodurch wiederum
die Möglichkeit zur Eichung des Strommessers gegeben ist.
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Fig. 4 zeigt in Draufsicht die Anordnung der hellen und dunklen Flächen
an der Stirnfläche einer Welle.