Messwertumformer für die Umformung eines Drehwinkels in eine Impulszahl In der Fernmessteohnik besteht vielfach Idas Be dürfnis, die Anzahl der Umdrehungen irgendwelcher drehbaren Messwerkteile oder Bruchteile davon fern zumessen.
Eine weit verbreitete Methode idie.s-er Fern messung besteht darin, dass mittels :eines Messwcrt- umformers der fernzumessende Drehwinkel ,in eine entsprechende Impulszahl .derart umgeformt wird, .dass jeder einzelne Impuls der Zunahme um seinen ganz bestimmten Betrag ödes ,Drehwinkels .entspricht. Durch Zählung :der Impulse :
an Ader Empfangsstelle kann dann der insgesamt zurückgelegte Drehwinkel bestimmt werden.
Solche Messwertumformer sind im Prinzip so aufgebaut, @d@ass mit dem drehbaren Messwerktcül, ,dessen Drehwinkel ferngemessen werden :soll, ein metallisches Flügelrad derart gekuppelt ist, @dass es synchron mit dem Messwerkteil umläuft. Beim Um laufen des Flügelrades laufen seine Flügel bzw. sein- vorspringenden Teile durch den Luftspalt :
eines Ma- gnatkernes hindurch, der :eine im Schwingkreis eines Hochfrequenzoszillators liegende Spule trägt. Jedes mal, wenn sich ein Flügel in dem Luftspalt befindet, wird :der Schwingkreis so stark gedämpft, .dass der Oszillator nicht mehr schwingen kann. Befinden sich jedoch indem Luftspalt keine Teile des Flügelrades, so schwingt der Oszillator.
Auf diese Weise wird :erreicht, dass ,die Anzahl der Zeitintervalle, in denen der Oszillator schwingt, bzw. die Anzahl der dazwischenliegenden Schwin gungspausen je nach Anzahl ider Flügel ides Flügel rades ein digitales Mass für den von :
diesem zu- rückgcl.egten Drehwinkel ist, wobei die einzelne Schwingzeit einem um so kleineren Drehwinkel ent spricht, je grösser die Anzahl der Flügel des Flügel rades ist. Die einzelnen Schwingzeiten des Oszilllators stellen Hochfrequenzimpulse dar, die nach geeigneter Uriformung dem Empfänger zwecks Zählung zu- geleitet werden können.
Die, beschriebene Anordnung hat dien wichtigen Vorteil, dass ider drehbare Mess- werkteil, mit dem das Flügelrad gekoppelt ist, da durch mechanisch nicht belastet wird.
Nicht nur bei Elektrizitätszählern, sondern auch bei anderen Messwerken oder bei :drehbaren Organen anderer Art kommt es nun häufig vor, dass der betreffende Teil, wenn @er ;aufgrund dies Betriebs zustandes eigentlich stillstehen sollte, bei :einem Elek trizitätszähler, also z.
B. ,dann, wenn @die hindurch- fliessende Leistung gleich Null ist, iin Wirklichkeit um .eine nicht genau ,definierte Stellung herum kleine Pendelungen ausführt.
Diese Pendaeluugen sind @solange unschädlich, wie sie nur in einem Bereich :erfolgen, innerhalb @dessen die Dämpfung des Schwingkreises sich nicht so stark ändert, @dass .die Schwingungen des Oszillators ein- bzw. aussetzen.
Schliesst jedoch @die Pendelungsiam- piitude diejenige Flügelradstellung in sich sein, :bei der sich der Schwingungszustand ,des Oszillutors än dert, so werden im Takt dieser Pendelunge n Impulse erzeugt, die eine gar nicht vorhandene :
Drehbewe gung im Vorwärtssinne vortäuschen. Nun sind zwar bei Elektrizitätszählern meist RücklaufspDrren vor handen, die bei der Vorwärtsdrehung -des Zählers jedesmal nach Zurücklzgung eines bestimmten Dreh winkels einklinken, und man könnte daran denken, diese Rücklaufsperren .dazu zu benutzen,
die zu un gewollten Impulsen Anlass gebenden P.endelungen zu verhindern. Das ist jedoch :deshalb schwierig, weil ,die kritische Winkelstellung des Flügelrades, bei der die Schwingungen des 0szillators -gerade ein- oder aussetzen, nicht eindeutig festliegt, sondern sich in Abhängigkeit von irgendwelchen äusseren Dufluss- grössen oder infolge Alterung von Oszillatorteilen ständig :etwas verschiebt.
Da die Rücklaufsperre je- ,desma,1 erst nach Zurücklegung eines endlichen Dreh- Winkels :einklinkt, kann ;die Gefahr, dass Pendelungen gerade um die kritische Grenze herum erfolgen, ;mit Hilfe von Rücklaufsperren nicht völlig ausgeschlossen werden.
Die Wahrscheinlichkeit, dass Pendelungen um die kritische Grenze herum erfolgen, kann. le- ;düglichdadurch vermindert werden, dass man ;die Anzahl der Stellungen je Unidrehung, in denen die Hemmung einschnappt, verhältnismässig gross wählt.
Dem steht jedoch entgegen, dass idäe von der Rück laufsperre hervorgerufene Reibung mit der Zahl der Raststellungen anwächst, so dass es günstig äst, mit einer möglichst niedrigen Zahl von Raststellunben auszukommen.
Dies zu erreichen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Die Erfindung gestattet ;as !sogar, schäd- liche, d. h. zu ungewollten Zählimpulsen führende Pendelungen ohne Verwendung von Rücklaufsperren zu vermeiden, wenn ,aus anderen Gründen sicher gestellt ist, @dass die Pendelungemeine bestimmte Maximalamplitude nicht ,
überschreiten können ;und dass kein längerwährender Rücklauf eintritt. .Die ge- nannte Aufgabe wird gemäss ;der Erfindung ;dadurch gelöst, dass ;der mit wachsender Schwingungsampli tude abnehmende Speis iegleichstrom ;
des Oszillators an einem Widerstand die Steuerspannung für einten Schmitt-Trigger erzeugt,
der bei j.edesmaligem .Kip pen einen Zählimpuls abgibt und dessen oberer und unterer Kippschwellwert innerhalb des gesamten idurah die Dämpfungsänderung bedbgten Änderungs- bereiches der Steuerspannung liegen, und ;dass zwi schen ;den .die höchste und .den :
die kleinste Dämpfung bewirkenden Winkelbereichen des Zackenrades ;ein ausgedehnter Winkelbereich seiner mittleren Dämp fung biegt, innerhalb welchem ;die an ;dem Widerstand entstehende Steuerspannung zwischen ;dem .oberen und :
dem unteren Kippschwellwert des Schmitt-Trig- gers liegt.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung ,dargestellt, anhand :deren :die Erfindung näher erläutert wird.
Es zergen: Fig. 1, 2 und 3 verschiedene Ausführungsformen der Zackenradanordnung mit dem zugehörigem Ma gnetkern der Sahwingkreisspule, Fig. 4 ,ein Schaltbild ;des Messwertumformers und Fig. 5 und 6 Diagramme.
In Fig. 1 ist mit 1 die Spule und mit 2 der Kondensator -des Oszillatorschwingkreises bezeichnet. Die Spule 1 ist auf einem Eisenkern 3 angebracht, der :durch einen Luftspalt 4 unterbrochen ist.
In den Luftspalt 4 greift die Randzone des um die Achse 5 drehbaren Zackenrades 6 ein. Die äussere Umrandung des Zackenrades 6 weist in regelmässiger Folge .abwechselnd Bereiche mit :drei verschieden grossen Radien -auf. In den Bereichen 7 ist der Radius so gross, .ass ;
diese Bereiche ,den Luftspalt 4 völlig abdecken können. In ;den Berenchen $ isst der Radius so klein, dass :
diese Umfangsteller fast gar nicht mehr in -den Luftspalt hineinragen können. Zwischen je einem Bereich 7 und einem Bereich 8 lieb :ein Bereich 9 von mittlerem Radius, so dass in diesen Bereichen der Luftspalt etwa zur Hälfte abgedeckt ist.
Befindet sich einer der Bereiche 7 in :dem Luft spalt 4, so ist die Dämpfung so gross, dass ;der Oszillator nur noch mit einer ganz geringen Am plitude oder auch gar nacht mehr -schwingt. Die Bereiche 8 rufen die kleinste Dämpfung hervor, :so .dass in den entsprechenden Stellungen des Zacken rades 6 der Oszillator mit der höchsten Amplitude schwingt.
Befindet sich einer der Bereiche 9 in .dem Luftspalt 4, so schwingt der Oszillator mit einer mittleren Schwingungsamplitude.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist .der Magaetkern der Schwingkreisspule 1 als Stift- kern 10 .ausgebildiet, und :
statt eines Zackenrades sind zwei Zackenräder 6 und 61 auf der Achse 5 angebracht, die den Magnetkern 10 unter Zwischen schaltung von Luftspalten zwischen sich einschliessen. Gegenüber der Anordnung mit einem bis auf den Luftspalt geschlossenen Eisenkern ergeben sich ;
die Vorteile, idass die Abmessungen, insbesondere die Radien der Zackenräder 6 und 61, kleiner sein können und dass die Schwingkreisspule 1 @einfacher zu wickeln und auf dem Eisenkern zu befestigen ist. Eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Dämp- funCs;
"inrichtungzeigt Fig. 3, bei der ebenfalls ein stiftförmiger Magnetkern 10 verwendet ist, wobei jedoch unterschiedliche Zackenräder 11 und 12 vorgesehen sind. Das Zackenrad <B>11</B> besitzt ;drei ;einfache Flügel 13, das Zackenrad 12 drei um 60 gegenüber diesen Flügeln versetzte Schlitze 14.
In der gezeichneten Stellung, in der einerseits ein Flügel 13, anderseits der Zwischenbereich zwischen zwei Schilitzen 14 vor :den Stirnflächen ,des Magnetkernes steh :en, ist die Dämpfung Sam grössten, bei, einer Drehung ;der Zackenräder um 60 gegenüber ;
dieser Stellung dagegen am kleinsten. Zwischen diesen Extremstellungen liegen jeweils Bereiche, bei ;denen nur,das Zackenrad 12 dämpfend wirkt, das Zacken- rad 13 jedoch :auf die Dämpfung keinen nennens- werten Einfluss hat. Diese Konstruktion ist ;
besonders wenig justierempfündlich, ;da ;der Abstand ;des Stift- kernes 10 von der Zackenradachse 5 nicht mehr kritisch ist.
In. ;dem Schaltbild nach Fig. 4 :stellt der :durch strichpunktierte Linien umrandete Teil 15 den Os- zillator :dar.
Der daran ,angeschlossene Schmitt-Trig- ger 16 äst von normaler Bauart und braucht @des- halb nicht im Detail ,gezeigt zu werden. Ihm äst ;ein Impulsformer 17 nachgeschaltet, der verschiedene Ausführungen, z.
B. als monostabiler Multivibrator, ;erlaubt. Die von dem Impulsgeber ausgehenden Im pulse steuern ein Relais oder :einen Blattschalter 18, dessen Kontakte 19 eine Wechselspannung oder eine Gleichspannung während der Impulsdauer zum Emp fangsort durchschalten.
Der Osznllator 15 ;enthält -als verstärkendes Glied einen Transistor 20, der bei dem vorliegenden Aus- führungsbeispiel als npn-Transistor .ausgebildet ist.
Seine Basis :ist über einen Widerstand 21 und. einen dazu parallel geschalteten Kondensator 22 mit dem Pluspol 23 der speisenden Gleichspannungsquelle verbunden. Zwischen dem Pluspol 23 und dem Kol lektor .des Transistors 20 liegt der aus der Schwing spule 1 und dem Kondensator 2 bestehende Schwing kreis.
Der Emitter ist über einen Widerstand 24 mit dem Minuspol 25 der Gleichstromquelle ver- bunden. Weiterhin besteht zwischen dem Emitter und einer Anzapfung der Schwingkreispule 1 eine Verbindung über einen Rückkopplungskreis,
.der den Kondensator 26 und in Reihe damit den Widerstand 27 enthält. Schliesslich ist an dem Emitter auch noch ,der Steuereingang 28 des Schmitt Triggers 16 an geschlossen, und zwar unter Zwischenschaltung eines ,aus dem Widerstand 29 und dem Kondensator 30 bestehenden Siebgliedes, das dazu dient,
die hoch- frequente Wechselspannung von !dem Eingang 28 des Schmitt-Triggers 16 farnzuhalten. Der Ausgang 31 des Schmitt-Triggers 16 ist, wie schon erwähnt, lan .den Eingang eines Impulsformers 17 .angeschlossen.
Wenn der Oszillator 15 nicht schwingt, arbeitet der Transistor 20 als normaler Emitterfolger. Seiner Basis wird von dem positiven Pol 23, der zugleich an Messeangeschlossen ist, über den Widerstand 21 Strom zugeführt.
Da der .Schmitt-Trigger 16 in die sem Fall in seiner Normalstellung verharrt, .ist sein Eingang 28 sehr hochohnllg,
so dass .als Emitter- widerstand des Transistors 20 lediglich fier Wider stand 24 erscheint. Als Kollektorlast des Transistors 20 erscheint der ohmsche Widerstand der Schwing kreisspule 1.
Das Potential des Emitters des Tran- sistors 20 wird durch einen Spannungsteiler be stimmt, der aus :dem Widerstand 21 und dem mit ,
der Stromverstärkung des Transistors 20 multiplizier- ten Widerstand 24 gebildet wird. Von diesem Po tential subtrahiert sich noch die verhältnismässig kleine Basis Emtter-Spannung des Transistors 20. Das genannte Emitterpotential liegt in diesem Zu stand auch .an dem Eingang 28 des Schmitt-Triggers 16.
Die Widerstände 21 und 24 sind s o gewählt, dass ,dieses Potential am Emitter .auch bei kleinster Strom- verstärkung des Transistors 20 positiver ist als der untere Steuerspannungs:schwellwert des Schmtt Trig- gers 16.
Laie durch den Schwingkreis 1, 2 bestimmte Oszillatorfrequenz möge einige 100 kH betragen. Bei :dieser Frequenz ist die Basis des Transistors 20 praktisch geerdet, weil für .sie der .Kondensator 22 sehr niederohmig ist.
Die Emittereingangs-Impedanz ,des Transistors 20 ist in diesem Fall sehr klein, so dass :der Strom indem aus dem Emitteneingang, .dem Kondensator 26 und dem Widerstand 27 ge bildeten Rückkopplungspfad praktisch durch dien Widerstand 27 bestimmt wind.
Hat das Zackenrad eine solche Stellung, idass die Schwingkreisspule 1 am istärksten .gedämpft ist, so kann oder Osziltator 15 nicht anschwingen. Befindet sich jedoch der Luftspalt dies Schwingspulenkernes in einer solchen Lage relativ zu -dem Zackennad 6 bzw.
zu den Zackenrädern 6, 61 bzw. 11, 12, dass die Dämpfung einen mittleren Wert hat, so erregt sich der Oszillator 15 zu Schwingungen. Deren Am plitude wird durch ;die Basisspannung :des Transistors 20 begrenzt.
In dem Zeitpunkt -nämlich, in welchem die Spannung der Schwingung diese Basisspannung erreicht und .der Transistor 20 gesättigt ist, fliesst ein Stromstoss über die Basis :des Transistors 20, der den Kondensator 22 auflädt und dessen Spannung ,um einen kleinen Betrag erhöht.
Damit wird auch die Basisspannung des Transistors 20 entsprechend erhöht. Das hat zur Folge, dass in der nächsten Schwingungsperiode :
auch die Amplitude !der Schwin- gung einen grösseren Wert erreichen kann. Dieses Anwachsen der Schwingungen setzt sich fort, bis die in den Sättigungszeitpunkten fliessenden Stromstösse dem Kondensator 22 ebensoviel Ladung zuführen, wie in der Zwischenzeit über den Widerstand 21 ab fliesst.
Dieser Glhichgewichtszustand wird offenbar bei einer um so :grösseren Basisspannung erreicht, je weniger der Schwingkreis 1, 2 :gedämpft wird, idenn bei geringerer Dämpfung benötigt der Schwin gungskreis weniger Energie, so dass die oben er wähnten Ladestromstösse für den .Kondensator 22 kräftiger werden.
Daraus folgt, @dass sich das en der Basis und daher auch :an dem Emitter des Transistors 20 ein stellende negative Potential stetig erhöht, wenn die Dämpfung des Schwingkreises 1, 2 stetig vermindert wird, je mehr sich also :das Zackenrad der Stellung geringster Dämpfung nähert, bei welcher der nicht :
abgedeckte Querschnitt des Luftspaltes genau so gross ist wie der gesamte von dem Zackenrad ab getastete Luftspaltquersahnitt. Der Zusammenhang zwischen dem RTI ID="0003.0236" WI="31" HE="4" LX="1221" LY="1587"> Gleichstrompotential U,
am Emitter des Transistors 20 mit .dem Verhältnis ödes nicht abgedeckten Luftspaltquerschnittes Q1 zu dem ge samten Abtastquerschnitt Q ist in Fig. 5 kurven mässig dargestellt.
Der grösste Wert des gegen über Masse negativen Emitterpotentiats U" wird ,erreicht, wenn das genannte Verhältnis den Wert 1 ,annimmt.
In Fig. 6 st der beschriebene Vorgang in Form seines Diagrammes @dargestellt. Mit 32 ist in Fig. 6a der abgewickelte Umfang des Zackenrades bzw. der Zackenräder nach Aden Fig. 1 oder 2 bezeichnet. 7 ist der Bereich .des grössten und 8 der <RTI
ID="0003.0275"> Bereich des kleinsten Zackenradradius, während mit 9 der Be- reich mittlerer Dämpfung bezeichnet List. Das Recht eck 33 stelle die Stirnfläche ,des Luftspaltes des Ma gnetkernes dar.
Denkt man sich das Zackenrad still- stehend, so bewegt sich der Kern 3 relativ zu ihm, und zwar möge diese Bewegung in Richtung ides Pfei les 34 erfolgen.
In Eig. 6b ist ,der Verlauf der Schwingungsam- plitude bei dieser Bewegung dargestellt. Die Schwin- gungsamplitude erreicht ihren Höchstwert, wenn sieh der Luftspalt des Eisenkerns 3 .in einem Be reich 8 des Zackenrades befindet.
Die Schwingungen setzen aus, d. h. die Schwingungsamplitude wind gleich Null, wenn sich dagegen der Luftspalt ,in einem Bereich 7 befindet. Denn Bereich 9 äst eine mittlere Schwingunb ;amplitude zugeordnet.
Der höchsten Schwingungsamplitude entspricht das grösste negative Gleichstrompotential des Emitters des Transistors 20. Der entsprechende Verlauf die- ses Gleichstrompotentials, Idas zugleich :
das Potential .am Eingang 28 des Schmitt-Triggers 16 bildet, ist in Fig. 6c durch die Kurve uT :dargestellt. :
Die Verhältnisse sind nun so gewählt, dass ider mittlere Wert des Potentials uT etwa in der Mitte zwischen rd'em oberen euerspannunbschiwellwert Uo und ;
dem unteren Steuerspannungsschwellwert U" .des Schmitt-Triggers befindet. Die negativen Höchstwerte des Potentials uT :gehen über :
dien .oberen ,Steuer- spannungsschwellwert Uo hinaus, während die klein- sten negativen Werte von uT noch kleiner sind als der untere Steuerspannungsschwellwert U". In rden Punkten A, d. h.
jedesmal, wenn das Potential uT von kleineren negativen Werten aus Aden oberen Schwellwert Uo in negativer Richtung überschreitet, wird der Schmitt-Trigger 16 in den Ausnahme- zustand gekippt.
In .diesem Ausnahmezustand ver- bleibt er bis zu dem nächstfolgenden Punkt N, in :
dem der untere Steuerspannungsschwellwert U,1 un- terschritten wird. In diesen Punkten N kippt der Schmitt-Trigger 16 in seine Normalstellung zurück, ,
die er wiederum bis zu dem nächstfolgenden Punkt A beibehält. In Fig. 6d ist rder !entsprechende Ver lauf ;
des Zustandes des Schmitt-Tniggers 16 dar- ,gestellt, wobei die untere Linie 33 den Normal- zustand, die obere Linde 34 den Ausnahmezustand bedeutet.
Jedesmal, wenn der Schmitt-Trigger 16 seinen Zustand ändert, gibt er einen Impuls an Iden Impulsformer 17 ab, ;der daraufhin je.desmal einen Impuls gegebener Dauer liefert, der das .Relais 18 erregt.
Diese Ausgangsimpulse 1 sind in Fvg. 6e dargestellt.
Bei seinem Rücklauf des Zackenrades wärm die Punkte in Fig. 6c, die zu einer Zustandsänderung des Schmitt-Triggers 16 führen, die (den Punkten <I>A, N</I> entsprechenden Punkte Al bzw. N1. Man erkennt daraus,
dass bei einem Rücklauf des Zackenrades ungewollte Impulsre nur dann entstehen können, wenn der Rücklaufwinkel :grösser ist, als :.er .dem Abstand zwischen zwei benachbarten Punkten A 1 und N <I>bzw.
A</I> und N1 entspricht. Pendelungen dieser Grösse, die folglich zu falschen Impulsen Anlass geben könn ten, sind nur wenig wahrscheinlich. Sollte mit so grossen P ndelungen aber doch zu rechnen sein, so kann man .diese, wie schon erwähnt,
:durch (den Einbau von Rücklaufhemmungen, sofern diese nicht ohnehin vorhanden sind, verhindern. Dann genügen für die Rücklaufhemmung ;aber nur wenige Sperr stellungen, und zwar ;
wird man diese zweckmässig in die Punkte Hl,<I>H2, H3</I> usw. in Fig. 6a legen, d. h. in die Mitte derjenigen Bereiche, in denen nur eine halbe Dämpfung vorhanden ist, wenn sie sich im Luftspalt des Eisenkerns 3 befinden.
Die geringe Zahl der notwendigen Sperrstellungen be- :dingt auch eine geringe Reibung :der Rücklaufhem- mungen, was für Elektrizitätszähler von grosser Be deutung ist.
Measuring transducer for converting an angle of rotation into a number of pulses In remote measurement technology there is often a need to remotely measure the number of revolutions of any rotatable measuring mechanism parts or fractions thereof.
A widespread method of remote measurement is that, by means of a transducer, the angle of rotation to be measured remotely is converted into a corresponding number of pulses in such a way that each individual pulse increases by a specific amount of dull angle of rotation. corresponds. By counting: the pulses:
The total angle of rotation covered can then be determined at the receiving point.
In principle, such transducers are constructed in such a way that @ d @ ass with the rotatable measuring unit, whose angle of rotation is to be measured remotely: a metallic impeller is coupled in such a way that it rotates synchronously with the measuring unit. When the impeller rotates, its blades or its protruding parts run through the air gap:
a magnet core through which: carries a coil located in the resonant circuit of a high-frequency oscillator. Every time a wing is in the air gap: the oscillating circuit is dampened so much that the oscillator can no longer oscillate. However, if there are no parts of the impeller in the air gap, the oscillator oscillates.
In this way, the following is achieved: the number of time intervals in which the oscillator oscillates or the number of pauses in between oscillation, depending on the number of blades of the blade wheel, is a digital measure for the amount of:
is this retracted angle of rotation, the individual oscillation time corresponding to a smaller angle of rotation, the greater the number of vanes on the vane wheel. The individual oscillation times of the oscillator represent high-frequency pulses which, after suitable primary shaping, can be fed to the receiver for counting.
The arrangement described has the important advantage that the rotatable measuring mechanism part to which the impeller is coupled is not mechanically stressed.
Not only with electricity meters, but also with other measuring mechanisms or with: rotatable organs of other types, it now often happens that the part in question, if @ he; due to this operating state should actually stand still, with: an electricity meter, e.g.
For example, when the power flowing through is equal to zero, it actually performs small oscillations around an inexactly defined position.
These pendulum eyes are harmless as long as they only occur in one area, within which the damping of the oscillating circuit does not change so much that the oscillator's oscillations start or stop.
If, however, the oscillation amplitude includes the impeller position: at which the oscillation state of the oscillator changes, then in the cycle of this oscillation n pulses are generated which have a nonexistent:
Simulate turning motion in the forward sense. In the case of electricity meters, there are usually backstops that latch into the forward rotation of the meter after a certain angle of rotation has been retracted, and one could think of using these backstops for this purpose.
to prevent the fluctuations that give rise to unwanted impulses. This is difficult, however, because the critical angular position of the impeller, at which the oscillator's oscillations start or stop, is not clearly fixed, but is constantly changing as a function of some external flow parameters or as a result of the aging of oscillator parts: something shifts.
Since the backstop always, desma, 1 only engages after a finite angle of rotation has been covered, the risk of oscillations occurring just around the critical limit cannot be completely ruled out with the help of backstops.
The probability that swings around the critical limit can occur. can be reduced by choosing a relatively large number of positions per unrotation in which the escapement snaps.
However, this is countered by the fact that the friction caused by the backstop increases with the number of locking positions, so that it is beneficial to get by with the lowest possible number of locking positions.
It is the object of the present invention to achieve this. The invention allows; as! Even, harmful, i.e. H. Avoid oscillations leading to unwanted counting pulses without using backstops if, for other reasons, it is ensured that the oscillations do not mean my specific maximum amplitude,
can exceed; and that no long-term return occurs. The stated object is achieved according to the invention in that the direct current feed, which decreases as the oscillation amplitude increases;
the oscillator generates the control voltage for a Schmitt trigger at a resistor,
which emits a counting pulse each time it is tilted and whose upper and lower tilting threshold values lie within the entire change range of the control voltage that governs the change in attenuation, and; that between; the .the highest and .the:
the angular ranges of the toothed wheel causing the smallest damping; an extended angular range of its mean damping bends, within which; the control voltage arising at; the resistance between; the .upper and:
the lower threshold value of the Schmitt trigger.
In the drawing, exemplary embodiments of the invention are shown, on the basis of which: the invention is explained in more detail.
1, 2 and 3 different embodiments of the toothed wheel arrangement with the associated magnet core of the oscillating circuit coil, FIG. 4, a circuit diagram, the transducer and FIGS. 5 and 6 diagrams.
In Fig. 1, 1 denotes the coil and 2 denotes the capacitor of the oscillator circuit. The coil 1 is mounted on an iron core 3 which: is interrupted by an air gap 4.
The edge zone of the toothed wheel 6 rotatable about the axis 5 engages in the air gap 4. The outer border of the toothed wheel 6 has, in a regular sequence, alternating areas with: three radii of different sizes. In the areas 7 the radius is so large that .ass;
these areas, the air gap 4 can completely cover. In; the bears $ the radius is so small that:
these circumferential plates can almost no longer protrude into the air gap. Between one area 7 and one area 8 each: an area 9 of medium radius, so that the air gap is approximately half covered in these areas.
If one of the areas 7 is in the air gap 4, the damping is so great that the oscillator only oscillates with a very small amplitude or even more at night. The areas 8 cause the smallest damping: so .that in the corresponding positions of the serrated wheel 6, the oscillator oscillates with the highest amplitude.
If one of the areas 9 is located in the air gap 4, the oscillator oscillates with an average oscillation amplitude.
In the embodiment according to FIG. 2, the magnet core of the oscillating circuit coil 1 is designed as a pin core 10, and:
instead of a toothed wheel, two toothed wheels 6 and 61 are mounted on the axis 5, which enclose the magnetic core 10 with the interposition of air gaps between them. Compared to the arrangement with an iron core that is closed except for the air gap, the result is;
the advantages that the dimensions, in particular the radii of the toothed wheels 6 and 61, can be smaller and that the resonant circuit coil 1 is easier to wind and fasten on the iron core. Another option for the Dampf- funCs;
3, in which a pin-shaped magnetic core 10 is also used, but with different tooth wheels 11 and 12 being provided. The tooth wheel 11 has; three; simple wings 13, the tooth wheel 12 three by 60 slots 14 offset in relation to these wings.
In the position shown, in which, on the one hand, a wing 13 and, on the other hand, the intermediate area between two ski strands 14 in front of: the end faces of the magnetic core, the damping Sam is greatest, with one rotation; the toothed wheels by 60 opposite;
this position is the smallest. Between these extreme positions there are areas in which only the toothed wheel 12 has a damping effect, but the toothed wheel 13 has no appreciable influence on the damping. This construction is;
particularly little adjustment sensitivity, since the distance between the pin core 10 and the toothed wheel axis 5 is no longer critical.
In. ; The circuit diagram according to FIG. 4: the part 15 surrounded by dash-dotted lines represents the oscillator.
The Schmitt trigger 16 connected to it is of normal design and therefore does not need to be shown in detail. A pulse shaper 17 connected downstream of it, of various designs, e.g.
B. as a monostable multivibrator,; allowed. The pulses emanating from the pulse generator control a relay or: a leaf switch 18, the contacts 19 of which switch through an alternating voltage or a direct voltage during the pulse duration to the receiving location.
The oscillator 15 contains, as an amplifying element, a transistor 20 which, in the present exemplary embodiment, is designed as an npn transistor.
Its base: is through a resistor 21 and. a capacitor 22 connected in parallel to this is connected to the positive pole 23 of the feeding DC voltage source. Between the positive pole 23 and the Kol lector .des transistor 20 is the resonance coil 1 and the capacitor 2 existing resonant circuit.
The emitter is connected to the negative pole 25 of the direct current source via a resistor 24. Furthermore, there is a connection between the emitter and a tap of the resonant circuit coil 1 via a feedback circuit,
.der contains capacitor 26 and resistor 27 in series with it. Finally, the control input 28 of the Schmitt trigger 16 is also connected to the emitter, with the interposition of a filter element consisting of the resistor 29 and the capacitor 30, which serves to
the high-frequency alternating voltage from the input 28 of the Schmitt trigger 16 must be kept away. As already mentioned, the output 31 of the Schmitt trigger 16 is connected to the input of a pulse shaper 17.
When the oscillator 15 is not oscillating, the transistor 20 operates as a normal emitter follower. Its base is supplied with a current via the resistor 21 from the positive pole 23, which is also connected to Mess.
Since the .Schmitt trigger 16 remains in its normal position in this case, its input 28 is very high,
so that .as emitter resistance of transistor 20 only fier resistance 24 appears. The ohmic resistance of the oscillating circuit coil 1 appears as the collector load of the transistor 20.
The potential of the emitter of the transistor 20 is determined by a voltage divider, which consists of: the resistor 21 and the
the current gain of the transistor 20 multiplied resistor 24 is formed. The relatively small base emtter voltage of the transistor 20 is also subtracted from this potential. In this state, the emitter potential mentioned is also at the input 28 of the Schmitt trigger 16.
The resistors 21 and 24 are chosen so that this potential at the emitter is more positive than the lower control voltage threshold of the Schmtt trigger 16 even with the smallest current amplification of the transistor 20.
Layman by the oscillator circuit 1, 2 determined oscillator frequency should be a few 100 kH. At: this frequency, the base of the transistor 20 is practically grounded because the .capacitor 22 is very low-resistance for .sie.
The emitter input impedance of the transistor 20 is very small in this case, so that: the current in the feedback path formed from the emitter input, the capacitor 26 and the resistor 27 is practically determined by the resistor 27.
If the toothed wheel is in such a position that the resonant circuit coil 1 is at its strongest .damped, then the oscillator 15 cannot start to oscillate. However, if the air gap of this voice coil core is in such a position relative to the serrated wheel 6 or
to the tooth wheels 6, 61 or 11, 12 that the damping has a medium value, the oscillator 15 is excited to oscillate. Their amplitude is limited by the base voltage of the transistor 20.
At the point in time at which the voltage of the oscillation reaches this base voltage and the transistor 20 is saturated, a current surge flows through the base: the transistor 20, which charges the capacitor 22 and increases its voltage by a small amount.
This also increases the base voltage of transistor 20 accordingly. This has the consequence that in the next period of oscillation:
the amplitude of the oscillation can also reach a larger value. This increase in the oscillations continues until the current impulses flowing at the times of saturation supply the capacitor 22 with the same amount of charge as is flowing through the resistor 21 in the meantime.
This equilibrium state is evidently achieved with a base voltage that is so greater, the less the oscillating circuit 1, 2: is damped, because with less damping, the oscillating circuit needs less energy, so that the above-mentioned charging currents for the capacitor 22 are stronger.
From this it follows that the en of the base and therefore also: a negative potential at the emitter of the transistor 20 increases steadily when the damping of the oscillating circuit 1, 2 is steadily reduced, the more so: the tooth wheel of the position of lowest damping approaches at which the not:
Covered cross section of the air gap is exactly as large as the entire air gap cross section scanned by the toothed wheel. The relationship between the RTI ID = "0003.0236" WI = "31" HE = "4" LX = "1221" LY = "1587"> DC potential U,
at the emitter of transistor 20 with .dem ratio of dull uncovered air gap cross-section Q1 to the entire scanning cross-section Q is shown in Fig. 5 curves moderately.
The greatest value of the emitter potential U ″, which is negative with respect to ground, is reached when the said ratio assumes the value 1.
The process described is shown in FIG. 6 in the form of its diagram @. The developed circumference of the toothed wheel or the toothed wheels according to Aden, FIG. 1 or 2, is designated by 32 in FIG. 6a. 7 is the area of the largest and 8 is the <RTI
ID = "0003.0275"> Area of the smallest tooth radius, while List denotes the area of medium damping with 9. The rectangle 33 represents the face of the air gap of the magnet core.
If one imagines the toothed wheel to be stationary, then the core 3 moves relative to it, and this movement may take place in the direction of the arrow 34.
In prop. 6b shows the course of the oscillation amplitude during this movement. The oscillation amplitude reaches its maximum value when the air gap of the iron core 3 is located in an area 8 of the toothed wheel.
The vibrations stop, i.e. H. the oscillation amplitude equals zero when, on the other hand, the air gap is in an area 7. Because area 9 has a mean oscillation amplitude assigned.
The highest oscillation amplitude corresponds to the greatest negative direct current potential of the emitter of transistor 20. The corresponding course of this direct current potential, Idas at the same time:
the potential at the input 28 of the Schmitt trigger 16 is shown in Fig. 6c by the curve uT :. :
The ratios are now chosen so that the mean value of the potential uT is roughly in the middle between rd'em upper euerspannunbschiwellwert Uo and;
the lower control voltage threshold value U "of the Schmitt trigger. The negative maximum values of the potential uT: go over:
the upper control voltage threshold value Uo, while the smallest negative values of uT are even smaller than the lower control voltage threshold value U ". In points A, i.
every time the potential uT of smaller negative values from A exceeds the upper threshold value Uo in a negative direction, the Schmitt trigger 16 is switched to the exceptional state.
In this exceptional state it remains until the next point N, in:
which the lower control voltage threshold value U, 1 is undershot. At these points N, the Schmitt trigger 16 tilts back to its normal position,
which he in turn maintains up to the next point A. In Fig. 6d is the corresponding course;
of the state of Schmitt-Tnigger 16, the lower line 33 signifying the normal state, the upper linden tree 34 the exceptional state.
Each time the Schmitt trigger 16 changes its state, it sends a pulse to the pulse shaper 17, which then delivers a pulse of a given duration each time, which excites the relay 18.
These output pulses 1 are shown in FIG. 6e shown.
When the toothed wheel moves backwards, the points in FIG. 6c, which lead to a change in the state of the Schmitt trigger 16, heat the points A1 and N1 corresponding to the points A, N.
that unwanted impulses can only occur when the toothed wheel returns if the return angle: is greater than: .er .the distance between two neighboring points A 1 and N <I> or
A </I> and N1 corresponds. Oscillations of this magnitude, which consequently could give rise to false impulses, are hardly likely. However, if such large fluctuations are to be expected, then, as already mentioned, this can be
: by (prevent the installation of backstops, if these are not already available. Then all that is required for the backstop is; but only a few locking positions, namely;
one will expediently place these in the points Hl, <I> H2, H3 </I> etc. in FIG. 6a, i. H. in the middle of those areas in which there is only half damping when they are in the air gap of the iron core 3.
The small number of necessary locking positions also results in a low level of friction: the return inhibitions, which is of great importance for electricity meters.