DE950336C

DE950336C - Elektrisches Differential

Info

Publication number: DE950336C
Application number: DEL20800A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Nat Walter Hackel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1955-01-04
Filing date: 1955-01-04
Publication date: 1956-10-04

Description

Elektrisches Differential Es ist bekannt, eine Drehzahlmessung auf eine Spannungsmessungzurückzuführen (Tachodynamo), dabei ist-es gleichgültig, ob man eine absolute Messung mit vorheriger Eichung oder eine relative Messung durch Gegeneinanderschaltung zweier solcher Dynamos durchführt.
In analoger Weise ist es bekannt, die Drehzahlmessung als Relativ- oder Absolutmessung auf eine Spannungsmessung über eine Frequenzmessung zurückzuführen, wobei also der Gesamtwiderstand eines elektrischen Schwingkreises mit der Drehzahl-Frequenz schwankt.
Es ist weiterhin bekannt, den Eingang der Meßkanäle für solche Anordnungen als Marken ab-. tastende Photozellen oder Magnetköpfe auszubilden.
Vorliegender Erfindung liegt der allgemeine Gedanke zugrunde, die Drehzahlmessung auf eine wiederholte Messung der Phasenverschiebung synchron erzeugter Impulse zurückzuführen. Das entsprechende Verfahren zeichnet sich durch eine sehr hohe Genauigkeit aus. Es wird vorgeschlagen, mit jedem Drehsystem einen synchron arbeitenden Impulsgeber zu' verbinden, deren einer starre phasenverschobene Impulse abgibt, von denen der erste auf den zweiten Impulsgeber gegeben und von diesem phasenverschoben wieder abgegeben wird mit darauffolgender Löschung auf diesem Impulsgeber, und daß ein weiterer Impuls des ersten Im- Impulsgebers mit dem abgegebenen Impuls des zweiten Impulsgebers verglichen wird.
Dieses Meßverfahren gestattet auch ihre Verwendung in einem Regler. An Hand der Zeichnung sei die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
Es seien I und 2 zwei Drehsysteme, welche in einfacher Weise durch zwei rotierende Scheiben charakterisiert sind. Beispielsweise sitze 1 auf der Welle eines Systems, dessen Drehzahl bestimmt werden soll. 2 ist ein weiteres System, bezüglich dessen die Drehzahl von I zu bestimmen ist, sei es relativ ohne absolute Maßangabe, sei es, daß 2 mit einem Normaldrehzahlgeber umläuft, z. B. einem starr mit einem Wechselnetz umlaufenden Synchrongenerator. 2 kann aber auch ein Normal zähler als Prüfzähler sein und r ein zu prüfender bzw. zu eichender Zähler. Es sei vermerkt, daß I und 2 in dem vorliegenden Meßsystem ihre Rolle vertauschen können.
Die Scheibe 1 trage eine Marke 3, die zunächst mittels eines photoelektrischen Empfängers 4 abgetastet wird. Man kann aber auch statt der Marke 3 eine Schneide wählen und als Empfänger eine Spule, deren Induktivität beim Vorbeilaufen der Schneide impulsartig verändert wird (Luftspaltdrossel). Mit 5 ist ein Verstärker und bzw. oder ein Impulswandler bezeichnet, der auf einen Magnetkopf 6 einen Magnetisierungsimpuls gibt. Die Scheibe 2 trägt längs ihres Umfanges ein Magnettonband, welches diesen Impuls also aufnimmt und .speichert. Auch andere Impulsübertragungen sind möglich, z. B. durch einen Lichtblitz auf eine nachleuchtende Schicht.
Ein weiterer photoelektrischer Empfänger 7 (oder ein anderweitiger Empfänger, je nach Art der Impulsgabe) ist um den Winkel a1 verschoben vorgesehen, der einen weiteren Impuls durch die Marke 3 (oder eine Schneide) empfängt und an den Verstärkerg gibt. Die Scheibe 1 kann auch mit einem solchen Magnettonband hestückt werden; 4 und 7 sind dann Abtastköpfe für einen fest auf 1 aufgehrachten Magnetisierungsimpuls.
Ein Al'tastkopf lo für das Magnettonhand des Systems 2 ist um den Winkel a2 verschoben vorgesehen. Diester gibt beim Vorbeilaufen der Markierung auf dem Band einen Impuls an den Verstärker 1 1. Verwendet man als Impulsspeicher eine nachleuchtende Schicht, so kann man als l*,mpfänger 10 auch einen lichtelektrischen Empfänger wählen. Der Verstärker 9 gibt seinen Impuls an die Röhre 12, der Verstärlnr 11 an die Röhre I3.
Die Anodenkreise der beiden Röhren sind mit Widerständen I4, 15 und Ventilen 16, 17 sowie dem Übefl>rückungskondensator I8 symmetrisch aufgebaut. Die Anodenspannung wird an dem Symmetriepunkt gemeinsam für beide Röhren über ein Zeitrelais 19 gegeben. Je nachdem, welches Rohr brennt liegt eine dem Spannungsal>fall am jeweiligen Anodenwiderstand entsprechende Spaol iiuiig am Kondensator I8. Brennen beide Rohre, so ist die Spannung Null. Wegen der Ventile 16, 17 kann sich der Kondensator nur über den Widerstand 20 entladen. Als Ladespannung tritt die genannte Spannung während des Zeitintervalls zwischen dem Zünden der beiden Rohre auf. Die Ladung des Kondensators ist dem Zeitintervall zwischen den Zündimpulsen proportional und ist demnach ein Maß für dieses Zeitintervall. Nach einer vorgebbaren Zeit unterbricht das Relais 19 den Anodenstrom beider Rohre, schließt aber sofort wieder und stellt so die Ansprechbereitschaft wieder her.
Zusammengefaßt wird also beim Vorbeilaufen der Marke 3 ein Impuls über 4, 5 und 6 auf dem Speicher von 2 aufgebracht. Beim Vorbeilaufen der Marke 3 am Empfänger 7- gelangt ein Zündimpuls auf das Gefäß 12, und beim Vorbeilaufen des durch 6 auf 2 aufgebrachten Speicherimpulses am Abtastkopf 10 gelangt ein Zündimpuls auf das Gefäß 13. Die Spannung am Kondensator 18 ist der Phasenverschiebung der Zündimpulse proportional.
Betrachtet man die Impulsgabe von 3 auf 4 mit dem entsprechenden Einwirken des Schreib- oder Zeichenkopfes als gleichzeitig zum Zeitpunkt t = o erfolgend, so erfolgt die Impulsgabe im EmI>-fänger 7 zum Zeitpunkt t1 = α1 360° n1 und im Empfänger 10 zum Zeitpunkt a2 t2 = 360° n2 n1 und n2 sind dabei die Drehzahlen von 1 uiid 2.
Eine einfache Rechnung ergibt als Zeitdifferenz der Impulse Wählt man a1 = a2, so wird d. h., die Phasenverschiebung der Impulse in 7 und 10 ist der relativen Drellzahldifferenz proportional. Kennt man 112 (Drehzahlnormal), so mißt man damit auch n,. Die Messung erfolgt durch die oben beschriebene Schaltung, so daß die Spannung am Kondensator I8 die auf n2 l>ezcgene Drehzahldifferenz darstellt.
Eine nicht dargestellte Löscheinrichtung löscht den Impuls auf dem System, so daß mit jeder Umdrehung eine unabhängige Phasenmessung erfolgt.
IJei gleichbleibender Diehzahldifferenz ist auch das genannte Zeitintervall t,-t2 konstant. Durch Ladung und Entladung am Kondensator i8 stellt sich eine mittlere Spannung oder ein mittlerer Strom dar, der gemessen wird, so daß man eine dauernde Niessung erhält. 13ei Drehzahlgleichlleit ist die Nfeßgröße Null.
Außerdem gestattet es die Meßscllaltullg, auch die Richtung der Spannung, d. h. das Vorzeichen von t1-t2 zu bestimmen. Man bestimmt also die relative l)rehzahldifferenz nach Betrag und \orzeichen.
Wählt man a1 = x a2, so wird die Meßgröße Null, wenn n1 = x zu n2 ist. Dadurch wird also ein bestimmtes Drehzahlverhältnis erfaßt.
Man kann solche Impulsempfänger 4 und 7 bzw.
IO sowie den Aufzeichner 6 und den Löscher mehrfach auf einem Umfang der Systeme I und 2 vorsehen, so daß die Phasenverschiebungsmessung bei einer Umdrehung mehrfach wiederholt wird.
Die Einrichtung eignet sich sehr gut als Meßschaltung für einen Reglereingang. Hierbei ist 2 der Sollwertgeber und I der Istwertgeber. Geregelt werden können beliebige Maschinen. Die mittlere Kondensatorspannung bzw. der Entladungsstrom ist eine der Regelabweichung proportionale Stellgröße für die Fehlerkorrektur.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Elektrisches Differential, bei dem mit jedem Drehsystem ein synchroner Impulsgeber verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Impulsgeber in an sich bekannter Weise starre, phasenverschobene Impulse abgibt, von denen der erste auf den zweiten Impulsgeber gegeben, von diesem abgegeben und wieder gelöscht wird, und daß ein weiterer Impuls des ersten Impulsgebers mit dem abgegebenen Impuls des zweiten Impulsgebers verglichen wird.
2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse auf eine elektronische Meßbrücke gegeben werden.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Entladungsröhren mit der Kathode direkt und mit der Anode einmal über einen Kondensator und dann über eine doppelte, symmetrische Widerstands-Ventilreihenschaltung verbunden sind, wobei an den Symmetriepunkt über ein Zeitrelais die positive Anodenspannung gelegt ist.
4. Anordnung nach Anspruch I oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als starre Impuisgeber rotierende Scheiben mit aufgedruckten Marken oder Magnetschneiden sowie photoelektrische Empfänger oder Luftspaltdrosseln verwendet werden.
5. Anordnung nach Anspruch I oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als weitere Impulsgeber bzw. Impulsübertrager ein rotierendes Magnettonband verwendet wird.
6. Anordnung nach Anspruch I, gekennzeichnet durch die Verwendung zur Zählerprüfung.
7. Anordnung nach Anspruch I, gekennzeichnet durch die Verwendung zur Drehzahlregelung, insbesondere elektrischer Maschinen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 839 I26, 759 754, 730 979