DE933114C - Einrichtung zum Messen des Verhaeltnisses zweier Drehzahlen - Google Patents

Einrichtung zum Messen des Verhaeltnisses zweier Drehzahlen

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DE933114C
DE933114C DES35340A DES0035340A DE933114C DE 933114 C DE933114 C DE 933114C DE S35340 A DES35340 A DE S35340A DE S0035340 A DES0035340 A DE S0035340A DE 933114 C DE933114 C DE 933114C
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DE
Germany
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voltage
speed
magnetic field
speeds
inverting
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Expired
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DES35340A
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English (en)
Inventor
Eberhard Braunersreuther
Friedrich Dr Rer Nat Kuhrt
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06GANALOGUE COMPUTERS
    • G06G7/00Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
    • G06G7/12Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers
    • G06G7/16Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for multiplication or division
    • G06G7/162Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for multiplication or division using galvano- magnetic effects, e.g. Hall effect; using similar magnetic effects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/56Devices characterised by the use of electric or magnetic means for comparing two speeds
    • G01P3/58Devices characterised by the use of electric or magnetic means for comparing two speeds by measuring or comparing amplitudes of generated currents or voltage

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Description

  • Einrichtung zum Messen des Verhältnisses zweier Drehzahlen Die Aufgabe, das Verhältnis zweier Drehzahlen zu messen wird zumeist dadurch gelöst, daß die Drehzahlen zunächst als elektrische Spannungen abgebildet werden, die alsdann auf elektrischem Wege zueinander ins Verhältnis gesetzt werden.
  • Es ist üblich, die Abbildung der Drehzahlen als Spannungen mit Hilfe von Tachometerdynamos vorzunehmen.
  • Die Einrichtung nach der Erfindung benutzt zur Lösung der vorbezeichneten Aufgabe den bekannten Weg, indem die Drehzahlen zunächst als Spannungen abgebildet werden. Die Erfindung besteht darin, daß zur Messung des Verhältniswertes die an einem magnetfeldabhängigen Widerstand auftretende Hällspannung benutzt wird. Besonders geeignet sind magnetfeldabhängige Widerstände aus halbleitenden Verbindungen der Form S Bv; alsoVerbindungen aus einemStoffA der III. Gruppe mit einem Stoff B der V. Gruppe des periodischen Systems der Elemente, z. B. Indiumantimonid (JnSb). Zu dieser Stoffgruppe sei hingewiesen auf die französ'ische Patentschrift I 057 038. Die Einrichtung nach der Erfindung enthält als wesentlichen Bestandteil einen magnetfeldabhängigen Widerstand, der einerseits dem Magnetfeld einer von der einen Drehzahispannung gespeisten Spule ausgesetzt und andererseits mit seinen Stromelektroden an die andere Drehzah'lspannung angeschlossen ist. Dabei ist mindestens eine der Drehzahispannungen eine über ein invertierendes Schaltmittel geleitete Wechsel spannung. Den Ausgang der Meßeinrichtung bilden zwei an dem Widerstand angebrachte Hallelektroden. Die Einrichtung nach der Erfindung kann sowohl mit zwei als Wechsel- spannungen abgebildeten Drehz ahlspannungen betrieben werden als auch mit einer Wechselspannung und einer Gleichspannung. Im Falle zweier Wechselspannungen wird man vorteilhaft der das Magnetfeld erzeugenden Spule eine Gleichrichteranordnung vorschalten. Es wird außerdem bevorzugt, den Widerstand von einer Drehzahlspannung zu speisen, die eine Wechselspannung ist, und das invertierende Schaltmittel in diesem Stromkreis anzuordnen.
  • Zur näheren Erläuterung der Meßeinrichtung nach der Erfindung sei im folgenden auf die Zeichnung Bezug genommen.
  • Fig. 1 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung, Fig. 2 ein Beispiel für ein invertierendes Schaltmittel.
  • In Fig. I wird an den Klemmen ts, v und u', v' je eine Drehzahlspannung U1L bzw. U2 zugeführt. Es ist angenommen, daß beide Drehzahlspannungen als Wechselspannungen zur Verfügung stehen und beispielsweise- mit Hilfe von nicht mitdargestellten Tachometerdynamos erzeugt sind, die mit je zwei umlaufenden Einrichtungen gekuppelt sind, deren Drehzahlverhältnis gemessen werden soll. Die Drehzahispannung U1 ist über eine Gleichrichteranordnung I in Brückenschaltung einer Magnetspule 2 zugeführt. Im Magnetfeld ,der Spule 2 ist ein magnetfeldabhängiger Widerstand 3 angeordnet. Seine Stromelektroden 4 und 5 liegen an den Gleichspannungspolen einer Ventilanordnung 6, die -über ein invertierendes Schaltmittel, das - beispielsweise aus einem Kondensator 7 und einer Drosselspule 8 mit rechteckiger Magnetisierungsschleife besteht, an die andere Drehzahlspannung U2 - angeschlossen ist. Drosselspulen mit rechteckiger Magnetisierungsschleife sind an sich bekannt. Sie können z. B. einen Magnetkern aus einem unter dem Warenzeichen Permenorm 5000 Z erhältlichen Werkstoff aufweisen. An zwei mit 14 und 15 bezeichneten Hall-U1 elektroden wird die den Quotienten und damit U2 das gesuchte Drehzahlverhältnis darstellende n2 Hallspannung UH abgenommen.
  • Die Wirkungsweise der Einridhtung nach Fig. I beruht an sich auf einer Produktbildung, die mit Hilfe der Hallspannung eines magnetfeldabhängigen Halbleiterwiderstandes möglich ist. Für die-Hallspannung gilt UHB.J.
  • B stellt die Stärke des auf den Widerstand 3 einwirkenden Magnetfeldes Ider Spule 2 dar und J den Strom; der durch den Widerstand über dessen Stromelektroden 4 und 5 fließt. Der Quotient aus den beiden Spannungen: U1 und U2 wird mit Hilfe des invertierenden Schaltmitteis 7; 8 gebildet. Die an dem Kondensator 7 auftretendeWechselspannung wäre, sofern diese eine konstante Spannungsamplitude hätte, ohne die Drosselspule 8 an -sich schon umgekehrt proportional der Drehzahlspannung U2, wenn der Kondensator 7 lediglich mit einem Ohmschen Widerstand in Reihe geschaltet wäre.
  • Infolge der Betragsabhängigkeit würde jedoch die Invers ion wieder rückgängig gemacht, so daß ohne die Drosselspule 8 trotz verschiedener Drehzahlen eine konstante Wechselspannung an dem Kondensator 7 liegen würde. Da Tachometerdynamos, die Wechselspannungen von konstantem Betrag liefern, jedoch nicht geläufig sind, ist bei Verwendung eines normalen Tachometerdynamo zum Erzeugen der Drehzahlspannung U2, d. h. also eines Tachometerdynamo, bei der sich sowohl Amplitude und Frequenz der abgegebenen Spannung verhältnisgleich mit der Drehzahl ändern, die Zuhilfenahme einer Drosselspule 8 mit rechteckiger Magnetisierungsschleife oder eine andere den gleichen Zweck erfüllende Anordnung erforderlich. Die Drosselspule 8 begrenzt die Amplitude der Drehzahlspannung U2 und bewirkt einen re,chteckigen Strom in dem Stromkreis zum 7, 8, v'.-Dieser Rechteckstrom erzeugt einen nach einer Dreieckkurve verlaufenden Spannungsabfall an dem Kondensator 7.
  • An Stelle des invertierenden Schaltmittels 7, 8 beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 kann auch ein anderes invertierendes Schaltmittel vorgesehen werden, beispielsweise die in Fig. 2 dargestellte bekannte zweigliedrige RC-Kette.aus zwei Kondensatoren 18 und 19 und zwei Widerständen 10 und 11. An Stelle des Kondensators 7 in Fig. 1 werden die Anschlüsse 12 und I3 an die Ventilanordnung 6 angeschlossen.
  • Nach der weiteren- Erfindung kann die Meßeinrichtung nach der Erfindung unter Fortfall der Drosselspule 8 von rechteckiger Kennlinie auch mit einer Drebzahispannung betrieben werden, die von einem Tachometer mit von der Drehzahl unabhängiger, konstanter Amplitude geliefert wird.
  • Derartige Tachometer stel'len die bekannten umlaufenden Polwechsler dar, die mit. Hilfe mechanischer Kontakte eine konstante Gleichspannung in eine rechteckförmige Wechselspannung verwandeln.
  • Diese Einrichtungen sind aber infolge der dabei erforderlichen mechanischen Kontakte mit Nachteilen- behaftet. Gemäß der weiteren Erfindung können diese jedoch vermieden werden, wenn als Tachometer eine an anderer Stelle bereits vorgeschlagene Einrichtung zum Abbilden von Drehzahlen als Wechselspannungen konstanter Ampli tude verwendet wird. Die Einrichtung -arbeitet-'im Prinzip mit einem Dauermagneten, in dessen L,uitspalt ein magnetfeldabhängiger -Widerstand an geordnet ist. Der Magnet wird mit dem Maschinenteil gekuppelt, dessen Drehzahl bestimmt werden soll. Am Ausgang der Einri-chtung; d. h: an dem in diesem Fall stillstehenden Widerstand, der von einem konstanten Gleichstrom gespeist wird, ergibt sich eine der Drehzahl nur hinsichtlich der Frequenz verhältige Wechselspannung, -die entweder auf Grund der ohmschen Leitwertänderung des magnetfeldabhängigen Widerstandes in dessen Stromkreis als Spannungsabfall oder vorteihafter als Hallspannung an dem Widerstand entnommen wird.
  • Unter besonderer Ausbildung der an anderer Stellte vorgeschlagenen Tachometereinrichtung kann diese auch eine rechteckförmige Spannung erzeugen dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, da allein schon die Drehzahl unabhängiger Amplitude die Inversion mit Hilfe eines Kondensators erreichen läßt.
  • PATENTANSPRSCHE: I. Einrichtung zum Messen des Verhältnisses zweier Drehzahlen mit Hilfe zweier diese abbildenden elektrischen Spannungen (Drehzahlspannung), dadurch gekennzeichnet, daß die Messung auf der an einem magnetfeldabhängigen Widerstand auftretenden H.allspannung beru'ht, insbesondere unter Verwendung eines Wilderstandes aus einer halbleitenden Verbindung der Form AiiiBv, z. B. Indiumantimonid (JnSb), daß hierzu der Widerstand einerseits dem Magnetfeld einer von der einen Drehzahlspannung gespeilsten Spule ausgesetzt und.andererseits mit seinen Stromelektroden an die andere Drebzahispannung angeschlossen ist, während mindestens eine der Drehzahlspannungen eine über ein invertierendes Schaitmittei geleitete Wechselspannung ist und daß als Ausgang der Meßeinrichtung zwei Hallelektroden an dem Widerstand angebracht sind.

Claims (1)

  1. 2. Einrichtung nach Anspruch I, bei der beide Drehzahlen als Wechselspannungen zur Verfügung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetspule eine Gleichrichteranordnung vorgeschaltet ist.
    3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Strom durch den Widerstand treibende Wechseispannung über das invertierende Schaltmittel geleitet ist.
    4. Einrichtung nach Anspruch I, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das invertierende Schaltmittel ein Kondensator ist und daß dieser in Reihe mit einer Drosselspule von rechteckiger Magnetisierungsschleife geschaltet ist.
    5. Einrichtung nach Anspruch 4, dahin abgeändert, daß zum Abbilden insbesondere nur der den Divisor darstellenden Drehzahl unter Fortfall der Drosselspule eine Tachometermaschine mit von der Drehzahl unabhängiger konstanter Spannungsamplitude verwendet ist.
    6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Tachometermaschine eine Anordnung verwendet ist, die einen relativ in einem Magnetfeld umlaufenden magnetfeldabhängigen Widerstand enthält, der von einem konstanten Gleichstrom gespeist wird, und daß die die abgebildete, den Divisor darsteflende Spannung entweder mittels der ohmschen Leitwertänderung des magnetfeldabhängigen Widerstandes der Tachometermaschine gebildet oder vorzugsweise als Halispannung gegebenenfalls mit nachfolgender Verstärkung dem Widerstand entnommen ist.
    7. Einrichtung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das invertierende Schaltelement eine zweigliedrige RC-Kette ist.
DES35340A 1953-09-21 1953-09-22 Einrichtung zum Messen des Verhaeltnisses zweier Drehzahlen Expired DE933114C (de)

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