DE968340C - Anordnung zur Erzeugung saegezahnfoermiger Spannungen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 6. FEBRUAR 195S

F 14288 Villa/2ig

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erzeugung sägezahnförmiger Spannungen und hat insbesondere eine Anordnung zum Ziel, die es gestattet, derartige Spannungen mit einfachen Mitteln zu erzeugen.

Es ist bekannt, mittels einer periodisch erfolgenden Veränderung des elektrischen Feldes in einer Eisenkernspule z. B. durch rotierende ferromagnetische Körper elektrische Wechselspannungen zu induzieren. Durch besondere Formgebung des bewegten Körpers oder des Stators kann hierbei die Kurvenform der induzierten Spannung in mannigfacher Weise beeinflußt werden. Abweichend von den bekannten Anordnungen hat die erfindungsgemäße den Zweck, periodische Wechselspannungen zu erzeugen, die eine möglichst exakte, lineare Sägezahnform besitzen und deren Frequenz gleich der sekundlichen Drehzahl der rotierenden Anordnung ist.

Sägezahnförmige Spannungen werden in der Nachrichtentechnik viel verwendet, und es ist üblich, zu ihrer Erzeugung Elektronenröhren zu verwenden, insbesondere dann, wenn ein linearer Anstieg und Abfall der Spannung erzielt werden soll. Dadurch wird ein relativ großer Aufwand an Schaltmitteln notwendig. Soll z. B. zur Drehzahlregelung eines Motors oder eines Generators eine Regelspannung durch Phasenvergleich von Impulsen erzeugt werden, so ist es zweckmäßig, direkt von der rotierenden Welle Impulse oder sägezahn-

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förmige Spannungen abzuleiten. Die Folgefrequenz dieser Impulse soll zur Drehzahl des Motors oder Generators in einem festen und konstanten Verhältnis stehen und ihre Phasenlage mit der einer definierten Winkellage der rotierenden Welle übereinstimmen. Die bekannten Verfahren leiten einen Steuerimpuls von der rotierenden Welle ab und verwenden diesen Impuls zur Steuerung eines Sägezahngenerators. Eine solche Schaltung enthält für ίο gewöhnlich eine große Anzahl von Schaltelementen und ist störungsanfällig.

In einer Anordnung zur Erzeugung sägezahnförmiger Spannungen, bestehend aus einer in einem magnetischen Kraftfeld befindlichen Spule und einem in demselben Kraftfeld befindlichen Körper aus ferromagnetischem Material, der durch seine Bewegung den magnetischen Fluß in der Spule verändert, wird erfindungsgemäß nun folgendes vorgeschlagen: Der zur allmählichen Veränderung dieses Flusses während des größeren Teiles der Periode dieses Sägezähnes dienende bewegliche Körper ist als ein exzentrisch gelagerter Zylinder ausgebildet, an dem außerdem parallel zu seiner Achse, vorzugsweise an derjenigen Stelle seines Umfanges, die am weitesten von der Achse entfernt ist, zur sprunghaften Veränderung des Flusses am Anfang und am Ende des kleineren Teiles der Sägezahnperiode ein Einsatzstück angebracht ist, dessen, in Drehrichtung gesehen, vordere Kante den Umfang des Zylinders um ein kleineres Stück überragt als die hintere Kante.

Der Rotor verändert während der Drehung entsprechend seiner Form den Luftspalt zwischen sich und der Spule, wodurch eine Änderung des magnetischen Nebenschlusses und damit eine Änderung des magnetischen Flusses in der Spule bewirkt wird. Dadurch wird in der Spule eine Spannung induziert, deren zeitlicher Verlauf von der Form des Rotors abhängt.

Der Rotor wird zweckmäßigerweise durch Schrauben auf der angetriebenen Meßwelle festgeklemmt. Dadurch ist es möglich, durch Lösen der Schrauben und Verdrehen des Rotors auf der Meßwelle die Phasenlage der erzeugten Sägezahnspannung zu verändern. Ebenso ist auf diese Weise der Rotor leicht auswechselbar.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Fig. 1 bis 5 ausführlicher beschrieben. Es zeigt Fig. ι eine erfindungsgemäße Anordnung zur Erzeugung sägezahnförmiger Spannungen,

Fig. 2 einen Schnitt senkrecht zur Achse des Rotors,

Fig. 3 die Schaltung zur Erzielung einer sägezahnförmigen Spannung aus der induzierten Spannung, Fig. 4 Formen der erzeugten Sägezahnspannung, Fig. 5 eine andere erfindungsgemäße Anordnung

zur Erzeugung sägezahnförmiger Spannungen.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist in unmittelbarer Nähe einer Spule 1 ein auf eine angetriebene Meßwelle aufgesteckter Rotor 2 angeordnet, dessen Form der in Fig. 2 dargestellte Schnitt zeigt. Der Rotor ist als exzentrisch gelagerter Zylinder 3 aus weichem Eisen ausgebildet und trägt an der Stelle des Umfanges, welche am weitesten von der Achse entfernt ist, ein Einsatzstück 4. In Drehrichtung gesehen überragt dessen vordere Kante 5 den Radius des Zylinders um ein kleineres Stück als die hintere Kante 6. Das Dach 7 des Einsatzstückes 4 ist als Ebene ausgebildet, und die Länge und Breite des Einsatzstückes sind gleich der Länge und Breite des Eisenjoches der Induktionsspule, wie aus Fig. 1 zu erkennen ist.

Bildet man den Rotor nur als exzentrisch gelagerten Zylinder aus, so wird bei seiner Drehung in der Spule 1 eine Spannung induziert, deren zeitlichen Verlauf Fig. 4 a zeigt. Nach Anbringen des Einsatzstückes erfolgt beim Drehen des Rotors eine plötzliche Änderung des magnetischen Flusses in der Spule, welche durch die vordere Kante des Einsatzstückes bewirkt wird. Wie in Fig. 4b dargestellt, wird so dem verschliffenen Sägezahn der Fig. 4a eine Spannungsspitze überlagert. Entsprechende Überlegungen gelten für die Änderung des magnetischen Flusses, welche durch die hintere Kante des Einsatzstückes bewirkt wird. In Fig. 4b sind die so induzierten Spannungsspitzen ausgezogen gezeichnet, während die ohne Einsatzstück induzierte Spannung gestrichelt gezeichnet ist. In der Spule 1 überlagern sich diese Spannungen.

Die Spule 1 wird mittels einer Gleichstromquelle 8 vormagnetisiert. In Reihe mit ihr ist ein regulierbarer Widerstand 9 geschaltet, der etwa 50% größer ist als der Innenwiderstand der beiden Wicklungen der Spule 1. Zum Beispiel ist bei einem Innenwiderstand von 3,3 kQ die Größe des Widerstandes 5 kQ. Dreht sich der Rotor, so erfolgt durch die Kanten des Einsatzstückes eine plötzliche Änderung des Magnetflusses in der Spule, und es werden Schwingungen in dem aus der Spuleninduktivität und der Eigenkapazität der Spule gebildeten Schwingungskreis angestoßen, die durch den Widerstand 9 gedämpft werden. Ist R = O, so arbeitet man wechselstrommäßig im Kurzschluß, d. h., die angestoßene Schwingung wird zu stark gedämpft, und man erhält an den Ausgangsklemmen eine Spannung entsprechend Fig. 4d. Wird jedoch der Widerstand 9 zu groß gewählt, so treten Einschwingvorgänge auf, wie sie in Fig. 4 ε dargestellt sind. Durch entsprechende Einstellung des Wider-Standes 9 läßt sich eine sägezahnförmige Spannung der gewünschten Form erreichen, wie sie in Fig. 4 c beispielsweise dargestellt ist.

Durch entsprechende Maßnahmen, z. B. durch Umpolen der Vormagnetisierung der Spule, kann die Polarität der Sägezahnkurve umgekehrt werden.

Durch entsprechende Formgebung des Zylinders des Rotors kann man eine beispielsweise parabelförmige Vorverzerrung des ansteigenden Teiles der Sägezahnkurve erreichen. Diese Vorverzerrung ist dann erforderlich, wenn die sägezahnförmige Spannung über einen Ausgangstransformator auf die Ablenkspulen einer Kathodenstrahlröhre übertragen wird, wie dies bei Gemeinschaftsanlagen für Fernsehempfang der Fall sein kann, da dadurch die

durch den Transformator hervorgerufene Verzerrung kompensiert wird.

Bei ■ der angegebenen Dimensionierung der Schaltelemente wird eine Sägezahnamplitude von 50 V_ss bei 25 Hz erreicht, wenn die Größe des Vormagnetisierungstromes 50 mA beträgt.

Die Lösung der eingangs gestellten Aufgabe, die Erzeugung einer sägezahnförmigen Spannung großer Amplitude mit einfachen Mitteln zu erreichen, läßt sich gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens auch auf folgende Art erzielen.

Vor einer vormagnetisierten Spule befindet sich eine ebene Platte aus magnetisch weichem Material, welche langsam auf die Spule hin- und sehr schnell von der Spule wegbewegt wird. Der Ablauf dieser Bewegung kann beispielsweise durch mechanische Mittel (Nockenwelle) gesteuert werden. Ein Ausführungsbeispiel ist schematisch in Fig. 5 dargestellt, wobei gleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind wie in den Fig. 1 bis 4. Die auf die oben beschriebenen Arten erzeugten sägezahnförmigen Spannungen können beispielsweise dazu verwendet werden, über eine Vergleichsschaltung die Drehzahl und Phasenlage eines Motors oder eines Generators zu regeln.

Bei einer Fernsehgemeinschaftsanlage werden vorteilhaft nicht nur Videosignale in einem Hauptempfänger verstärkt und über Leitungen zu den Nebenempfängern gegeben, sondern es ist ebenso vorteilhaft, auch die Ablenkspannungen für die Bildröhre zentral zu erzeugen und über Leitungen den Nebenempfängern zuzuleiten. Auch zu diesem Zweck kann die erfindungsgemäße Anordnung verwendet werden.

Claims (10)

1. Patentanspruch K;

   i. Anordnung zur Erzeugung sägezahnförmiger Spannungen, bestehend aus einer in einem magnetischen Kraftfeld befindlichen Spule und einem in demselben Kraftfeld befindlichen Körper aus ferromagnetischem Material, der durch seine Bewegung den magnetischen Fluß in der Spule verändert, dadurch gekennzeichnet, daß der zur allmählichen Veränderung dieses Flusses während des größeren Teiles der Periode des Sägezahnes dienende bewegliche Körper als ein exzentrisch gelagerter Zylinder ausgebildet ist und daß parallel zu seiner Achse, vorzugsweise an derjenigen Stelle seines Umfanges, die am weitestens von der Achse entfernt ist, zur sprunghaften Veränderung dieses Flusses am Anfang und am Ende des kleineren Teiles der Sägezahnperiode ein Einsatzstück angebracht ist, dessen, in Drehrichtung gesehen, vordere Kante den Umfang des Zylinders um ein kleineres Stück überragt als die hintere Kante.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule zwei Wicklungen trägt, von denen eine zur Vormagnetisierung der Spule dient.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule derart ausgebildet ist, daß der magnetische Fluß das Einsatzstück zweimal durchsetzt, indem beispielsweise die Induktionsspule als E-Kern ausgebildet ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Induktionsspule ein Widerstand veränderlicher Größe geschaltet ist, durch dessen Veränderung der ansteigende Teil der Sägezahnkurve geändert wird.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der veränderliche Widerstand 50% größer ist als der Innenwiderstand der beiden Wicklungen der Induktionsspule, und zwar vorzugsweise etwa gleich 5 kQ.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung von Mitteln zur Umkehrung der Polarität-der Sägezahnkurve, beispielsweise durch Umpolen der Vormagnetisierung der Induktionsspule.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor leicht auswechselbar angeordnet ist.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch entsprechende Formgebung des Zylinders des Rotors zur Erreichung einer vorzugsweise parabelförmigen Vorverzerrung des ansteigenden Teiles der Sägezahnkurve.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 1, jedoch mit der Abänderung, daß der Körper als Vorzugsweise ebene Platte ausgebildet ist und derart auf die Induktionsspule zu- und von dieser wegbewegt wird, daß diese Bewegung in einer Richtung viel schneller als in der anderen Richtung erfolgt.
10. 10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf der Bewegung durch mechanische Mittel, vorzugsweise durch eine Nockenwelle gesteuert wird.

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    In Betracht gezogene Druckschriften :
    USA.-Patentschrift Nr. 2231 118;
    französische Patentschrift Nr. 1 065 450.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

    © 609 736/315 12.56 (709 8T4/24 1.58)