DE909002C - Anordnung zur Messung von Phasenwinkeln - Google Patents

Anordnung zur Messung von Phasenwinkeln

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DE909002C
DE909002C DEA7172D DEA0007172D DE909002C DE 909002 C DE909002 C DE 909002C DE A7172 D DEA7172 D DE A7172D DE A0007172 D DEA0007172 D DE A0007172D DE 909002 C DE909002 C DE 909002C
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DE
Germany
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cathode
grid
mixing tube
voltages
arrangement according
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Expired
Application number
DEA7172D
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Bruno Richter
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AEG AG
Original Assignee
AEG AG
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R25/00Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Description

  • Anordnung zur Messung von Phasenwinkeln Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung von Phasenwinkeln, insbesondere zur Drehmomentmessung, bei der von einer Welle Impulse abgegeben werden, deren gegenseitige Phasenlage dem Torsionswinkel der Welle entspricht. Es ist bekannt, zur Drehmomentmessung die Kupplung zwischen Antriebs- und Belastungsmaschine mittels eines Torsionsstabes vorzunehmen. Beiderseits des Torsionsstabes sind Generatoren angeordnet, deren Spannungen um einen dem Torsionswinkel entsprechenden Winkel gegeneinander phasenverschoben sind. Mit den Spannungen wird auf ein Meßinstrument eingewirkt, das somit das an der Welle angreifende Drehmoment zur Anzeige bringt. Bei einem derartigen Meßverfahren ist ein erheblicher apparativer Aufwand erforderlich, ganz davon abgesehen, daß die Meßanordnungen so hergerichtet werden müssen, daß sie nicht frequenzabhängige Fehler aufweisen.
  • Es ist auch bekannt, insbesondere bei mittleren Drehzahlen, die Torsionswelle stroboskopisch zu beobachten. Bei hohen Drehzahlen ist dieses Meßverfahren nicht gut anzuwenden, da die Schwingungen der Maschine kein ruhiges Beobachten ergeben.
  • Die Erfindung beseitigt die den bekannten Einrichtungen anhaftenden Mängel, und zwar läßt sie allgemein eine Drehmoments- und Leistungsmessung zu, die über den gesamten Bereich der praktisch vorkommenden Drehzahlen eine einwandfreie Messung von Drehmoment und Leistung ermöglicht. Ausgegangen wird dabei von einer Einrichtung, bei der von der Welle Impulse abgegeben werden, deren gegenseitige Phasenlage dem Torsionswinkel der Welle entspricht. Erfindungsgemäß ist die Anordnung zur Messung der Phasenwinkel so getroffen, daß mit den Impulsen zwei Kippspannungen, vorzugsweise Rechteckspannungen erzeugende Röhrenschaltullgen gesteuert werden, die ihrerseits die Gitterspannungen eines Mischrohres mit zwei Steuergittern dermaßen beeinflussen, daß der mittlere Anodenstrom des WIischrohres proportional dem zeitlichen Abstand der Primärimpulse ist. Durch diese Anordnung ergibt sich, daß die Kurvenform des Eingangsimpulses für die Messung vollkommen unwirksam ist und daß mit einer zuverlässigen Aussteuerung des Endrohres gerechnet werden kann.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an einem Schaltbild schematisch dargestellt. Von den beiden Wellenteilen werden, z. B. elektrostatisch, induktiv oder liditelektrisch, Impulse erzeugt, deren Frequenz gleich der Drehzahl der Welle ist, die aber gegeneinander eine Phasenverschiebung aufweisen, deren Winkel gleich dem Torsionswinkel der verdrillten Welle, also gleich dem übertragenen Drehmoment ist.
  • Da die Impulse, insbesondere bei hohen Drehzahlen, nur kurz sind, so läßt sich die Phasenverschiebung nicht einfach feststellen. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung indessen werden mit den Impulsen jeweils je eine Kippspannungsröhrenschaltung so gesteuert, daß Rechteckspallnungen erzeugt werden, die zur Aussteuerung einer Zweigitterröhre henutzt werden. Damit der Anodenstrom dieser Röhre ein Maß für den Phasenwinkel zwischen den beiden Rechteckspannungen ist, ist eines dieser Gitter, zweckmäßig das der Kathode am nächsten liegende, so weit negativ vorgespannt, daß kein Anodenstrom fließt. Das zweite Gitter der Röhre ist über einen Widerstand mit der Kathode verbunden, liegt also dauernd am Kathodenpotential und könnte lediglich die Wirkung eines Fanggitters ausüben.
  • Die als Rechteckgeräte arbeitenden Kippspannungsgeräte sind so geschaltet, daß z. B. eine Rechteckspannung, welche von dem nichttordierten Wellenende herrührt, auf das erste mit negativer Vorspannung versehene Steuergitter des Mischrohres eingeht. Die negative Vorspannung wird am Punkt B der Schaltung, also am ersten Rechteckgerät, abgenommen. B ist negativ gegen A, da das Rohr 1 dauernd Strom führt, soweit keine negativen Impulse bei 11 eintreffen. Das zweite Rechteckgerät wirkt auf das über einen Widerstand mit der Kathode verbundene Steuergitter der Endröhre ein. Die Polung ist hierbei so getroffen, daß dieses Gitter durch den Rechtecl<-impuls auf Kathodenpotential kommt. Die Anodenspannung von 5 ist dabei so hoch gewählt, daß das Rohr im Sättigungsstromgebiet arbeitet. Anodenstrom kann indessen nur fließen, wenn beide Gitter nicht negativ sind. Das ist aber nur möglich für die Dauer einer Zeit, die dem Torsionswinkel entspricht.
  • Die Zeitdauer eines Rechteckimpulses muß größer als derTorsionswinkel sein und wird zweckmäßig nicht mehr als i8o elektrische Grade betragen.
  • Ein im Anodenkreis dieser Röhre liegender Strommesser erhält entsprechend der Steuerung des Endrohres Stromimpulse, deren Zeitdauer von dem Torsionswinkel der Welle abhängig ist. Da der Strommesser infolge seiner Trägheit diese Stromimpulse mittelt, so ist die Anzeige von den Schwingungen der Welle unabhängig. Es ist nicht unbedingt notwendig, daß ausgesprochene Rechteckimpulse zur Steuerung des Endrohres benutzt werden. Man kann hierzu auch sinusförmige oder andersartige Spannungsimpulse verwenden. Der Vorteil der Rechteckimpulse ist darin begründet. daß schon bei kleinen Verdrehungswinkeln der zu messenden Welle sich ein verhältnismäßig großer mittlerer Anodenstrom einstellt.
  • Im einzelnen ist die Anordnung so getroffen, daß auf die Klemmen II der von dem nichttordierten, auf die Klemmen 12 der von dem tordierten Wellenende ausgehende Impuls trifft. Die WIeßschaltung ist über die Spannungsteilerwiderstände R und diesen parallel geschalteten Berutigungskondensatoren C an die Stromquelle + angeschlossen. Die Rechteckgeräte bestehen jeweils aus den Röhren I und 2 bzw. 3 und 3. Die Gitter der Röhren I und 4 sind positiv vorgespannt, so daß diese Röhren dadurch dauernd Strom führen.
  • Dadurch sind die Gitter der Röhren 2 und 3 und auch das Steuergitter Gj der Mischröhre 5 stark negativ, so daß durch die Röhre 5 bei diesem Betriebszustand kein Anodenstrom fließt.
  • Die von der zu messenden Welle herrührenden Impulse müssen sich auf die Steuergitter der Eingangsröhren I und 4 als negative Gitterimpulse auswirken. Sie werden daher über einen Gleichrichter oder über eine Kunstschaltung an diese Röhren herangeführt. Durch die auf die Röhren 1 und 4 einwirkenden negativen Gitterimpulse werden diese Röhren gesperrt, so daß an dem Punkt D bzw. an den Widerständen 6 und 9 ein Anstieg der Spannung erfolgt. Daraus ergibt sich ein positives Gitter der Röhren 2 und 3; diese Röhren sind nunmehr stromführend. Die sich bei stromführenden Röhren I und 4 aufladenden Kondensatoren IO beginnen sich nunmehr über Rg zu entladen, so daß entsprechend den negativ werdenden Gittern der Röhren I und 4 eine Sperrung der Röhren erfolgt.
  • Entsprechend dem Spannungsanstieg an dem Punkt B wird das Gitter G1 des Mischrohres 5 positiv. Das Gitter G2 liegt von Anfang an über den Widerstand 8 auf Kathodenpotential, so daß nunmehr ein Anodenstrom fließt. Da zwischen den an den Klemmen II und 12 auftretenden Impulsen ein zeitlicher Abstand herrscht, so beginnt der Kippvorgang an den Röhren 3 und 4 etwas später als an den Röhren 1 und 2. Mit einsetzendem Kippvorgang an den Röhren 3 und 4 wird das Gitter G des Mischrohres 5 negativ, so daß kein Anodenstrom mehr fließt, d. h. also mit dem ersten, bei I I eingchenden Impuls wird das Rohr 5 leitend, mit dem zweiten, bei 12 eingehenden Impuls wird es wieder nichtleitend.
  • Die Fig. 2 zeigt die auf die Gitter des Mischrohres 3 einwirkenden Spannungen und den Anodenstrom.
  • Im Anodenkreis des Mischrohres 5 liegt eill Strommesser 13, der entsprechend den mittleren Anodenstromimpulsen ausschlägt und damit den zeitlichen Abstand der bei II und 12 eingehenden Impulse, d. h. die zu messende Wellentorsion anzeigt. nehmen oder an Stelle des Strommessers I3 kann auch ein Leistungsmesser in den Anodenstromkreis eingeschaltet werden, so daß die über die Welle übertragene Leistung elektrisch gemessen werden kann. Dabei liegt der Strompfad im Anodenstromkreis, und der Spannungspfad ist an einen Widerstand 7 gelegt, so daß Strom- und Spannungsimpulse in Phase sind. Der Spannungspfad kann auch einem Frequenzmesser zugeführt werden, so daß auch die Drehzahl der Welle zu messen ist.
  • Um die Meßanordnung für verschiedene, weit auseinander liegende Drehzahlen verwenden zu können, sind die Kippkondensatoren I0 als umschaltbare Stufenkondensatoren ausgebildet, da es zweckmäßig ist, die Breite der Steuerspannungsimpulse an die auftretenden Drehzahlen anzupassen.
  • Falls die Höhe der Eingangsspannungen nicht zur Steuerung der Röhren I und 4 ausreicht, ist je ein Verstärker vorzuschalten.
  • Außer zur Drehmomeutmessung kann die Meßanordnung auch zur Peilung bzw. Kurzzeitmessung verwendet werden.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Anordnung zur Messung von Phasenwinkeln, insbesondere zur Drehmomentmessung, hei der von einer Welle Impulse abgegeben werden, deren gegenseitige Phasenlage dem Torsionswinkel der Welle entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Impulsen zwei Kippspannungen, vorzugsweise Rechteckspannungen erzeugende Röhrenschaltungen, gesteuert werden, die ihrerseits die Gitterspannungen eines Mischrohres mit zwei Steuergittern dermaßen beeinflussen, daß der mittlere Anodenstrom des Mischrohres proportional dem zeitlichen Abstand der Primärimpulse ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das der Kathode nächstgelegene Steuergitter des Mischrohres auf einem negativen Potential gegenüber der Kathode durch die eine Kippschaltung gehalten wird, so daß kein Anodenstrom fließt, trotzdem das zweite Steuergitter durch die andere Kippschaltung auf gleichem Potential mit der Kathode liegt.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärimpulse über Gleichrichter oder Kunstschaltungen so auf die Eingangsrölhren wirken, daß die Gitterspannungen der Eingangsröhren negativ gegenüber der Kathode werden.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippkondensatoren der Kippschaltung als umschaltbare Stufenkondensatoren ausgebildet sind.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Anodenkreis des Mischrohres ein Strommesser und/oder der Strompfad eines Leistungsmessers geschaltet ist, dessen Spannungspfad an der Kippschaltung liegt, die dem ersten Eingangsimpuls zugeordnet ist.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1183255B (de) * 1955-05-11 1964-12-10 Siemens Ag Vorrichtung zur Aufnahme der Torsionsschwingungen an einer Welle
DE1183276B (de) * 1960-01-18 1964-12-10 Licentia Gmbh Anordnung zur Drehmomentmessung an rotierenden Wellen
DE1224956B (de) * 1964-04-15 1966-09-15 Versuchsanstalt Fuer Luft Und Anordnung zur Messung der Verdrehung rotierender Wellen
DE1267708B (de) * 1959-03-07 1968-05-09 Philips Patentverwaltung Schaltungsanordnung zur Ermittlung des absoluten Betrages der Phasenverschiebung zwischen zwei Impulsreihen
DE977764C (de) * 1961-05-07 1969-12-04 Telefunken Patent Schaltungsanordnung zur Messung der Frequenz sehr kurzer elektrischer Wellen
DE2727556A1 (de) * 1977-06-18 1979-01-04 Bosch Gmbh Robert Verfahren und vorrichtung zur erfassung des rucks in kraftfahrzeugen

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