DE869878C

DE869878C - Einrichtung zur Messung und Registrierung kleiner Drehzahlabweichungen von einer Solldrehzahl

Info

Publication number: DE869878C
Application number: DEE3817A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl-Phys Engel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1951-06-06
Filing date: 1951-06-06
Publication date: 1953-03-09

Description

Einrichtung zur Messung und Registrierung kleiner Drehzahlabweichungen von einer Solldrehzahl Es ist bekannt, Dre'hzahlen auf die Weite zu messen, daß man sie in eine drehzahlverhältige Spannung umformt und dann die erzeugte Spannung mißt. Man läßt z. B. eine Tachometermaschine mit der zu messenden Drehzahl umlaufen und liest dte erzeugte Spannung als Maß für die Drehzahl an einem Meßinstrument ab. Sehr kleine Drehzahlabweichungen etwa in der Größenordnung von I lliS O,I Promille sind jedoch mit solchen Einrichtungen zu erfassen. Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung, mit der dies möglich ist.
Erfindungsgemäß wird eine vorzugsweise konstante Wechselspannung mit einer der Drehzahl verhältig abgeleiteten Frequenz einem auf die Solldrehzahl abgestimmten Meßschwingkreis zugeführt, und der in dem Schwingkreis erzeugte Blindstrom wird als Maß für die Drehzahlabweichung in einem Meßinstrument angezeigt. Es ist besonders vorteilhaft, den Meßschwingkreis so auf die Soll drehzahl abzustimmen, daß die Solldrehzahl einem Punkt auf der Resonanzkurve in der Mitte des geradlinigen Teils derselben entspricht, insbesondere auf deren ansteigender Flanke. Bei der Messung der Drehzahlabweichungen ergibt sich dann unter-und oberhalb der Solldrehzahl eine linear verhältige Anzeige. Ein Punkt auf der ansteigenden Flanke der Resonabn-zkurve ist deshalb vorteilhaft, weil dort einer Drehzahlzunahme auch eine Stromzunahme entspricht und umgekehrt.
Soll eine große Meßempfindlichkeit mit der Einrichtung nach der Erfindung erreicht werden, so kann man als Meßschwingkreis ein zwei- oder mehikreisiges Bandfilter vorsehen, Idas sich durch besonders steile und gerade Flanken seiner Resonanzkurve aus'zeichnet. Man wird zweckmäßig auch besonders verlustarme Kreise mit hoher Kreisgüte nehmen.
In Fig. I der Zeichnung ist ein Beispiel für die neue Meßeinrichtung dargestellt. Die Umwandlung der Drehzahl in eine ihr verhältige Wechselspannung erfolgt fotoelektrisch mit einer Lochscheibe I, die eine gleichabständige Lochung aufweist und mit der zu messenden Drehzahl umläuft. Die Lochscheibe I unterbricht dabei einen Lichtstrahl, der von einer Lichtquelle 2 auf eine Fotozelle 3 am Gitter' einer Verstärkerröhre 6 trifft. Entsprechend der zu messenden Drehzahl sbzw. der Lichtfrequenz entsteht im Anodenkreis 7 der Verstärkerröhre 6 ein Wechselstrom. Durch eine über den Kondensator 4 und den Widerstand 4' vorgenommene RC-Ankopplung kann in Verbindung mit einem hohen Gitterwiderstand 5 (Amplitudenbegrenzung) der Anodenstrom bei gewollt starker Ubersteuerung des Verstärkers rechteckförmig gemacht werden, so daß Helligkeitsschwankungen der Lichtquelle die Messung nicht störend beeinflussen und Schwankungen,rlelr Versorgungsspannung weniger eingehen.
Der Mehrschwingkreis 8 ist induktiv angekoppelt und besteht aus einem zweikreisigen Bandfilter. Bei g und 10 ist ein Thermoumformer II angeschlossen, der den in dem Meßkreis fließenden Blindstrom anzeigt. Die beiden Kreise des Bandfilters sind außerdem ohmisch über den kleinen Innenwilderstand des Meßinstrumentes gekoppelt. Damit ist auch zugleich die Frage der Anpassung des niederohmigen Meßgerätes an die Schaltung gelöst.
In Fig. 2 ist die Resonanzkurve des Meßschwingkreises der Einrichtung nach Fig. I dargestellt. Der Blindstrom i ist in Abhängigkeit von der Lichtfrequenz f und Idamit von der zu messenden Drehzahl n aufgetragen. Der Punkt I2 entspricht der zu messenden Soll'drehzahl n0. Innerhalb des geraden Teils der Resonanzkurve, der von 13 bis Iq reicht, ist der Strom i linear abhängig von der Drehzahl n.
Der Strommesser ii (Fig. I) kann anstatt in Stromwerten gleich in Drehzahlen gewicht sein, z.B. in einem Bereich B = 2 n 1 = 1 Promille, wie dies no in Fig. 2 angegeben ist.
An Stelle des Thermoumformers II (Fig. I) kann auch ein anderes Anzeigeinstrument vorgesehen werden, z.B. ein Schleifoszillograph, der im Gegensatz zu einem Thermoumformer nicht nur zu statischen Messungen brauchbar ist, sondern auch eine lichtbilidliche Aufzeichnung ermöglicht, also den dynamischen Verlauf von Drehzahlschwankungen erkennen läßt. Soll mit der neuen Einrichtung ein besonders starker Blinldtstrom für die Anzeige erzielt werden, so kann als -Röhre 6 eine Leistungsverstärkerröhre dienen; es kann aber auch ein mehrstufiger Verstärker entsprechender Leistung vorgesehen sein.
Hinsichtlich der Umwandlung der zu messenden Drehzahl in eine ihr verhältige Wechselspannung ist die neue Einrichtung ebenfalls nicht an das Beispiel nach Fig. I gebunden. An Stelle einer Umwandlung mit Hilfe einer Fotozelle auf lichtelektrischem Wege, kann jede andere diese Aufgabe erfüllende Einrichtung verwendet werden, z. B. eine Tachometermaschine. Auch eine elektromagnetische oder elektrostatische Umwandlung ist B. 13. mit magnetischer Zahnscheibe und Tonabnehmer bzw. mit bewegten Kondensatorplatten. Zur Erzielung einer hohen Frequenz der erzeugten Wechselspannung kann z. B. die Lochzahl der Scheibe entsprechend gewählt werden, oder es kann ein Frequenzvervielfacher eingeschaltet sein. Die Verwendung möglichst hoher Frequenzen ist günstig, da dadurchtdie Meßschwingkreise kleinere Kapazitäten und Induktivitäten benötigen, also baulich kleiner und leichter werden.

Claims

PATENTANSPRUCHE: I. Einrichtung zur Messung kleiner Drehzahlabweichungen von einer Soll drehzahl, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wechselspannung mit einer der Drehzahl verhältig abgeleiteten Frequenz einem auf die Sollldrehzahl abgestimmten Meßschwingkreis zugeführt und der in dem Schwingkreis erzeugte Blindstrom als Maß für die Drebzahlabweichung in einem Meßinstrument angezeigt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch I, gekçennzeichnet durch eine solche Abstimmung des Schwingkreises, daß die Solldrehzahl auf einer Flanke, insbesondere der ansteigenden Flanke der Schwingkreisresonanzkurve liegt, vorzugsweise in der Mitte des geradlinigen Teils derselben.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitung der Wechselspannung fotoelektrisch mit Hilfe einer Lochscheibe erfolgt, die mit der zu messenden Drehzahl umläuft.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g,ekennzeichnet, daß als Meßschwingkreis ein vorzugsweise induktiv angekoppeltes zwei-oder mehrkreisiges Bandfilter dient, im Sinne der Erzielung einer Resonanzkurve mit möglichst linearen und steilen Flanken.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, (daß die der Drehzahl verhältig abgeleitete Frequenz am Steuergitter einer Verstärkerröhre liegt, an deren Anodenkreis der Meßschwingkreis induktiv angekoppelt ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die der Drehzahl verhältig abgeleitete Frequenz über ein RC-Glied und einen Gitterstrombegrenzungswiderstand an das Steuergitter einer vorzugsweise derart über- stenerten Verstärkerröhre angekoppelt ist, daß rechteckförmigeAnodenstromimpulse konstanter Amplitude entstehen.
7. Einrichtung nach Anspruch I bis 4, dadurch gelsennzeichnet, daß die Wechselspannung mit drehzahlverhältiger Frequenz an den Meßschwingkreis über einen mehrstufigen Resonanzverstärker angeschlossen ist.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßinstrument ein Thermoumformer verwendet ist.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Idadurch gekennzeichnet, daß als Meßinstrument ein Oseillograph, insbesondere ein Schleifenoszillograph verwendet ist.