DE878810C

DE878810C - Tonewheel for generating low-frequency frequency-modulated vibrations

Info

Publication number: DE878810C
Application number: DEL8378A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl-Ing Eggers
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1951-02-21
Filing date: 1951-02-21
Publication date: 1953-06-05

Description

Tonrad zur Erzeugung niederfrequenter frequenzmodulierter Schwingungen Es ist bekannt, für die Erzeugung von Tonfrequenzen ein sogenanntes phonisches Rad oder Tonrad zu verwenden. Eine solche Einrichtung besteht aus einem Rad, das an seiner Peripherie Bauelemente enthält, die ein bestehendes elektrisches Feld, magnetisches Feld oder einen Lichtstrahl beeinflussen, und zwar mit einer Frequenz, die sich aus der Anzahl und der Umlaufgeschwindigkeit dieser Bauelemente ergibt.Tonewheel for generating low-frequency, frequency-modulated vibrations It is known to use a so-called phonic wheel for the generation of sound frequencies or use the tone wheel. Such a device consists of a wheel that is attached to its periphery contains components that create an existing magnetic field Field or a beam of light, with a frequency that varies from the number and the speed of rotation of these components.

Die bekannteste Art eines phonischen Rades besteht aus einem Zahnrad mit Zähnen aus ferromagnetischem Material, die durch das Feld eines permanenten Magneten bei der Rotation des Rades hindurchtreten. Der Magnet besitzt auf seinen Schenkeln Spulen, in denen .durch die Beeinflussung der Feldintensität Spannungen erzeugt «-erden. Diese Spannungen können nach entsprechender Verstärkung zur Erregung eines Schallgerätes, zur Steuerung eines Schaltvorganges oder für Meßzwecke benutzt werden.The best known type of phonic wheel consists of a gear with teeth made of ferromagnetic material, through the field of a permanent Magnets pass through as the wheel rotates. The magnet owns on his Legs of coils in which, by influencing the field intensity, tensions generated «-earth. These tensions can lead to excitement after appropriate amplification a sound device, used to control a switching process or for measuring purposes will.

Es tritt jedoch auch häufig die Aufgabe auf, eine niederfrequente Spannung zu erzeugen, welche hinsichtlich ihrer Frequenz schwankt, mit anderen Worten eine frequenzmodulierte Niederfrequenz. Solche Spannungen werden beispielsweise für die Betätigung von Alarmgeräten, für die Prüfung von akustischen Einrichtungen und als Zwischenträger für Drehfunkfeueranlagen benutzt. Zur Erzeugung dieser Spannungen ist es in diesem Fall notwendig, den Abstand der Zähne entsprechend dem Frequenzhub zu verändern. Dies wird dadurch bewirkt, daß an einer Stelle des Empfangs ein Minimum des Abstandes zwischen zwei Zähnen und an der diametral gegenüberliegenden Stelle ein Maximum besteht und der Übergang von Minimum zu Maximum einen sinusförmigen Verlauf besitzt.However, it also often occurs the task of a low-frequency To generate voltage which fluctuates with regard to its frequency, in other words a frequency modulated low frequency. Such tensions are for example for the actuation of alarm devices, for the testing of acoustic equipment and used as an intermediate carrier for radio beacon systems. To generate these tensions In this case it is necessary to adjust the distance between the teeth according to the frequency deviation to change. This is caused by the fact that there is a minimum at one point in the reception of Distance between two teeth and on the diametrically opposite one Place a maximum and the transition from minimum to maximum is sinusoidal Course owns.

Die Herstellung solcher Tonräder stößt jedoch in der Praxis auf größte Schwierigkeiten, da die Werkzeuge für die richtige Teilung sehr schwer herzustellen sind. Es hat sich gezeigt, daß selbst bei komplizierten Anordnungen nicht die gewünschte Präzision in der Gleichmäßigkeit der Steigerung der Abstände erreicht werden kann. Eine unerwünschte Amplitudenmodulation ist schwer zu unterdrücken, da es kaum gelingt, die Zahnbreite an allen Stellen gleichmäßig auszuführen.In practice, however, the manufacture of such tone wheels is extremely difficult Difficulties as the tools for the correct division are very difficult to manufacture are. It has been found that even with complicated arrangements not the desired Precision in the evenness of increasing the distances can be achieved. Unwanted amplitude modulation is difficult to suppress because it is hardly possible to Make the face width evenly at all points.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Erzeugung niederfrequenter frequenzmodulierter mittels eines Rades, an dessen Peripherie in Abständen Bauelemente angeordnet sind, die das von einem feststehenden System erzeugte elektrische. oder magnetische Feld oder bei lichtelektrischer Schwingungserzeugung einen Lichtstrahl bei der Rotationdes Rades rhythmisch beeinflussen, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente einander gleich und in gleichem Abstand voneinander auf einer von der Rotationslinie des Rades derart abweichenden Linie angeordnet sind, daß sie entsprechend dieser abweichenden Lage Jas elelctrische-bziv. magnetische Feld oder den Lichtstrahl in ungleichen Zeitabständen beeinflussen.The device according to the invention for generating low-frequency frequency-modulated by means of a wheel, on the periphery of which components are arranged at intervals, the electrical generated by a fixed system. or magnetic field or in the case of photoelectric oscillation generation, a light beam when the The rhythmic influence of the wheel is characterized in that the components are mutually exclusive equal and equidistant from each other on one of the line of rotation of the Wheel are arranged such a different line that they correspond to this deviating Location Jas elelctrische-bziv. magnetic field or the light beam in unequal Affect time intervals.

Die Erfindung kann dadurch verwirklicht werden, daß die ferromagnetischen Bauelemente als Zähne ausgebildet und auf dem Umfang eines Rades angeordnet sind, dabei eine geringere Breite als die des Radkranzes. besitzen und auf diesem entsprechend einer Sinuslinie verlaufen, und daß das System des zu beeinflussenden Feldes in einem spitzen Winkel zur Rotationsachse verläuft.The invention can be implemented in that the ferromagnetic Components are designed as teeth and arranged on the circumference of a wheel, thereby a smaller width than that of the wheel rim. own and on this accordingly run along a sine curve, and that the system of the field to be influenced is in runs at an acute angle to the axis of rotation.

Abb. i zeigt die Abwicklung eines solchen Zahnrades. Die Zähne verlaufen dort einander parallel und parallel zur Radachse. Letzteres ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Der Abstand der einzelnen Zähne voneinander ist auf dem ganzen Umfang gleichmäßig. Die Breite der Zähne wird durch Fräsen so verkleinert, daß nur noch die Breite b stehentleibt und die Zähne auf :dem Radkranz eine Sinuslinie beschreiben. Der Polschuh der Tonspule ist in diesem Fall unter einem spitzen Winkel zur Rotationsachse anzuordnen. Bei konstanter Umlaufgeschwindigkeit des Tonrades wird nun in der Spule eire frequenzmodulierte Spannung erzeugt, da entsprechend der Lage des einzelnen Zahnes auf der Breite des Radkranzes die einzelnen Zähne ihre Lage zum Polschuh ändern.Fig. I shows the development of such a gear. The teeth run out there parallel to each other and parallel to the wheel axis. The latter is not necessarily the case, however necessary. The distance between the individual teeth is around the entire circumference evenly. The width of the teeth is reduced by milling so that only the width b is standing and the teeth: describe a sine line on the wheel rim. In this case, the pole piece of the sound coil is at an acute angle to the axis of rotation to arrange. At a constant speed of rotation of the tone wheel, the spool will now A frequency-modulated voltage is generated as it corresponds to the position of the individual Tooth on the width of the wheel rim, the individual teeth their position to the pole piece change.

Wird das Magnetsystem in Richtung der Zahnkante schwenkbar ausgeführt, so daß sich der Winkeldes Polschuhes zur Radachse ändert, so kann damit der Frequenzhub beeinflußt werden.If the magnet system is designed to be pivotable in the direction of the tooth edge, so that the angle of the pole piece to the wheel axis changes, so can the frequency deviation to be influenced.

Eine weitere Vereinfachung in der Herstellung einer solchen_-Einrichtung ist in Abb. 2 dargestellt. Die ferromagnetischen Bauelemente werden auf einem Kreis auf der Stirnseite des Rades angeordnet, der jedoch exzentrisch zur Radachse verläuft. Es läßt sich rechnerisch leicht nachweisen, daß die Abwicklung, des exzentrischen Kreises, bezogen auf den Mittelpunkt des Rades, praktisch eine einem konstanten Wert überlagerte Sinuslinie ergibt. Die Abweichung von der theoretisch genauen Sinuslinie ist beispielsweise bei einer Exzentrizität von 6% nur 1,4%. Die Bauelemente können dabei aus zylindrischen Stiften bestehen, die die Radwand durchdringen und beiderseitig an den Polen eines permanenten Magneten vorbeigeführt werden. Die Länge der Polschuhe muß dabei so groß oder größer sein als die Summe der doppelten Exzentrizität e des Kreises und des Stiftdurchmessers d, so daß eine Gewähr dafür gegeben ist, daß jeder der Stifte praktisch die gleiche Kraftlinienzahl schneidet. Eine Veränderung des Frequenzhubes ist bei dieser Ausführung dadurch möglich, daß die Stifte auf einer besonderen Scheibe angeordnet sind, deren Exzentrizität ezur Radachse veränderbar ist. Zur Erzielung einer stets gleichen Amplitude ist es erforderlich, den Luftspalt bzw. .den Polschuh so auszubilden, daß die einzelnen Bauelemente (in den beschriebenen Beispielen sind es Stifte oder Zähne) bei gleichbleibender -Umlaufgeschwindigkeit des Rades gleiche Spannungsamplituden zur Folge haben, beispielsweise dadurch, daß sie über gleiche Zeitlängen das magnetische Feld beeinflussen. Im Beispiel nach Abb. 2 sind Polschuhe bzw. Luftspalt der kleineren Geschwindigkeit der Stifte, die näher dem Mittelpunkt des Rades liegen, durch kleinere Abmessungen anzupassen.Another simplification in the manufacture of such a device is shown in Fig. 2. The ferromagnetic components are on a circle arranged on the face of the wheel, which, however, is eccentric to the wheel axis. It can easily be proven mathematically that the settlement, the eccentric Circle, based on the center of the wheel, practically a constant Value superimposed sine curve results. The deviation from the theoretically exact sine curve is for example only 1.4% with an eccentricity of 6%. The components can consist of cylindrical pins that penetrate the wheel wall and both sides be moved past the poles of a permanent magnet. The length of the pole pieces must be as large or greater than the sum of double the eccentricity e des Circle and the pin diameter d, so that there is a guarantee that each the pencil intersects practically the same number of lines of force. A change in the Frequency deviation is possible in this embodiment in that the pins on a special disc are arranged, the eccentricity e to the wheel axis changeable is. In order to always achieve the same amplitude, it is necessary to adjust the air gap or. to train the pole piece so that the individual components (in the described Examples are pins or teeth) at a constant speed of rotation of the wheel have the same voltage amplitudes, for example by the fact that they influence the magnetic field over the same length of time. In the example after Fig. 2 are pole pieces or air gap of the lower speed of the pins that closer to the center of the wheel, adjust by smaller dimensions.

Zur Vermeidung oder Verminderung von Wirbelstromverlusten empfiehlt es sich, den Radkörper aus Isoliermaterial oder schlechtleitendem Metall herzustellen.Recommended to avoid or reduce eddy current losses it is enough to make the wheel center from insulating material or poorly conductive metal.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for generating low-frequency frequency-modulated Vibrations by means of a wheel, on the periphery of which components are spaced are arranged, the generated by a fixed system electrical or magnetic field or, in the case of photoelectric vibration generation, a light beam influence rhythmically during the rotation of the wheel, characterized in that the components equal to each other and at the same distance from each other on one of the line of rotation of the wheel are arranged such deviating line that they according to this deviating position the electrical bz-w. magnetic field or affect the light beam at unequal time intervals.

2. Device according to claim i, characterized in that the components when using a magnetic field consist of ferromagnetic material and are arranged on the circumference of the wheel, @ that they are attached to a system consisting of a permanent magnet carrying a coil pass so that a voltage is generated in the coil of the system.

3. Establishment according to claims i and 2, characterized in that the components are mutually parallel "teeth of smaller width than that of the wheel rim on this according to the course of a sinusoidal line are arranged and the system of the field to be influenced runs at an acute angle to the axis of rotation.

Device according to Claim 3, characterized in that the magnetic system is designed to be pivotable with respect to the direction of the tooth edge, so that the angle between the tooth edge and the direction of the force line field of the system can be changed.

Device according to claim i or characterized in that the structural elements are on the line of a circle running eccentrically to the wheel axis on the end face of the wheel are attached.

6. Device according to claim 5, characterized in that that the components consist of pins that penetrate the wheel wall, and dal) the magnetic field is so formed and arranged that it is from each of the pins is influenced to the same extent during the rotation of the wheel. i.

Establishment according to Claim 6, characterized in that the pole shoes of the magnetic system are wider are as the sum of the eccentricity of the aberration and the pen diameter.

Facility according to claim 6 or characterized in that the circle carrying the pins is on a special disc is arranged, which in the radial direction on the end face of the wheel is displaceable.

9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized characterized in that pole shoes or air gap of the magnetic system in their dimensions the position of the components are adapted so that the individual components at their movement through the magnetic field at constant rotational speed of the wheel result in the same voltage amplitudes. ok Setup after a or more of the preceding claims, characterized by the use for generating a frequency-modulated subcarrier voltage for radio beacon systems. i i. Device according to one or more of the preceding claims, characterized characterized in that as a building material for the wheel body insulating material or poorly conductive Metal is used.