DE1281549B

DE1281549B - Electronic pulse generator for an electricity meter with a rotor, which emits a number of pulses corresponding to the rotor rotation angle

Info

Publication number: DE1281549B
Application number: DE1962S0082450
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Walter Engel; Dr Rer Nat Lothar Roth
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1962-11-15
Filing date: 1962-11-15
Publication date: 1968-10-31
Also published as: SE302997B; CH403080A

Description

Elektronischer Impulsgeber für einen Läufer aufweisende Elektrizitätszähler, der eine dem Läuferdrehwinkel entsprechende Impulszahl abgibt Impulsgeber werden beispielsweise an Impulsgeberzählern gebraucht. Ein Impulsgeberzähler arbeitet wie ein normaler Elektrizitätszähler. Er besitzt lediglich eine Zusatzeinrichtung in Form eines Impulsgebers, der eine eine dem Läuferdrehwinkel entsprechende Impulszahl abgibt.- Neben mechanisch arbeitenden Impulsgebern, die-insbesondere nach längerer Betriebsdauer und dementsprechender Abnutzung den Zähler merkbar belasten, sind auch elektronische Impulsgeber bekanntgeworden. Solche, teils bekannte, teils in älteren Patentanmeldungen vorgeschlagene - Impulsgeber arbeiten mit induktiven oder kapazitiven Mitteln oder auch mit Fotozellensteuerungen. Bei der Anwendung induktiver und kapazitiver Mittel werden Hochfrequenzschwingkreise dadurch beeinflußt, daß ein Flügelrad, eine Lochscheibe od. dgl. zwischen zwei Spulen bzw. Kondensatorbelägen rotiert. Infolge der hohen Frequenz muß der unerläßliche Verstärker nahe bei den Spulen, also innerhalb des Zählers angeordnet werden.Electronic pulse generator for an electricity meter having a rotor, which emits a number of pulses corresponding to the rotor rotation angle used on pulse counters, for example. A pulse encoder counter works like a normal electricity meter. He only has an additional device in Form of a pulse generator that generates a number of pulses corresponding to the rotor's angle of rotation - In addition to mechanically working pulse generators, which-especially after longer Operating time and the corresponding wear and tear on the meter noticeably electronic pulse generators also became known. Such, partly known, partly in earlier patent applications proposed - pulse generators work with inductive or capacitive means or with photocell controls. When using inductive and capacitive means, high-frequency resonant circuits are influenced in that an impeller, a perforated disk or the like between two coils or capacitor plates rotates. Due to the high frequency, the indispensable amplifier must be close to the Coils, so are arranged within the counter.

Dies bedeutet aber einen ins Gewicht fallenden Nachteil, da einmal der Bauraum hierfür nicht ohne weiteres zur Verfügung steht und zum anderen die im Verstärker eingebauten, hierfür in Betracht kommenden Transistoren nur bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen (unterhalb etwa 600 C) zuverlässig arbeiten können, die Temperaturen insbesondere bei hochbelasteten Zählern aber höhere Werte erreichen können.But this means a significant disadvantage because once the installation space for this is not readily available and, on the other hand, the Transistors built into the amplifier and eligible for this only with relatively The temperatures can work reliably at low temperatures (below about 600 C) however, they can achieve higher values, especially with heavily loaded meters.

Die Fotozellensteuerungen sind mit dem Nachteil behaftet, daß für ihren Betrieb besondere Lichtquellen vorgesehen werden müssen. Bei Glühfadenlampen aber besteht die Gefahr, daß der Glühfaden durchbrennt, wodurch die Fernzählanlage ausfallen würde. Da hinsichtlich der Lebensdauer an Elektrizitätszähler höchste Anforderungen gestellt werden, ist dies ein schwerwiegender Nachteil. The photocell controls have the disadvantage that for special light sources must be provided for their operation. With filament lamps but there is a risk that the filament will burn out, causing the remote metering system would fail. As it is the highest in terms of service life on electricity meters Requirements are made, this is a serious disadvantage.

Es ist aber auch ein elektronischer Impulsgeber bekanntgeworden, der eine dem Drehwinkel entsprechende Impulszahl abgibt, wobei ein mit einer Welle mitumlaufendes System im Kreis angeordneter Magnetpole von gleicher oder abwechselnder Polarität auf einen ortsfest angeordneten Hallgenerator einwirkt. Der Hallgenerator ist hierbei in einer Ebene angeordnet, die durch die magnetische Achse eines jeweils an dem Hallgenerator vorbeibewegten Magnetpoles gegeben ist. Er ist dabei zwischen zwei Ferritplatten eingebettet. Ein solches System hat aber den Nachteil, daß es nicht völlig rückwirkungsfrei arbeitet, als Impulsgeber für empfindliche Elektrizitätszähler daher in dieser Form nicht geeignet ist. But an electronic pulse generator has also become known, which emits a number of pulses corresponding to the angle of rotation, one with a shaft Co-rotating system of magnetic poles arranged in a circle of the same or alternating ones Polarity acts on a stationary Hall generator. The hall generator is here arranged in a plane that passes through the magnetic axis of each is given magnetic poles moved past the Hall generator. He's between two ferrite plates embedded. Such a system has the disadvantage that it does not work completely non-reactive, as a pulse generator for sensitive electricity meters therefore it is not suitable in this form.

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektroni- schen Impulsgeber für einen Läufer aufweisende Elektrizitätszähler, der eine dem Läuferdrehwinkel entsprechende Impulszahl abgibt, wobei ein mit dem Zählerläufer mitumlaufendes System im Kreis angeordneter Magnetpole von abwechselnder Polarität auf einen ortsfest angeordneten Hallgenerator einwirkt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Impulsgeber derart auszubilden, daß sich keinerlei Rückwirkungen auf den Zähler ergeben. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß sich am umlaufenden Magnetsystem ungleichnamige Magnetpole in axialer Richtung mit einem Luftspalt gegenüberstehen und daß der ortsfest angeordnete Hallgenerator im Luftspalt liegt. Eine solche Anordnung ergibt ein in sich abgeschlossenes magnetisches System, das keinerlei Vorzugslagen oder Raststellungen besitzt. Hysteresekräfte sind bei den hier in Betracht kommenden Drehzahlen unmerkbar. Es besteht also keinerlei Rückwirkung auf den Läufer. Durch Veränderung der Abmessungen kann die Form der Hallsignalspannung beeinflußt werden. The invention relates to an electronic impulse generator for an electricity meter having a rotor, one of the rotor rotation angle emits a corresponding number of pulses, with a system that rotates with the counter rotor Magnetic poles of alternating polarity arranged in a circle on one stationary arranged Hall generator acts. The invention is based on the object Train the pulse generator in such a way that there are no repercussions on the counter result. This object is achieved according to the invention in that the rotating Magnet system opposite magnetic poles in the axial direction with an air gap and that the stationary Hall generator is located in the air gap. Such an arrangement results in a self-contained magnetic system that does not have any preferred positions or has locking positions. Hysteresis forces are the ones that come into consideration here Speeds imperceptible. So there is no repercussion on the runner. By Changing the dimensions can influence the shape of the Hall signal voltage.

Eine weitere vorteilhafte Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe besteht darin, daß der Hallgenerator auf einer den Magnetpolen mit Abstand vorgelagerten, ortsfesten Ferritplatte aufgebracht ist. Another advantageous solution to the one on which the invention is based The task is that the Hall generator is spaced on one of the magnetic poles upstream, fixed ferrite plate is applied.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt; es zeigt F i g. 1 die perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispieles, F i g. 2 einen Radialschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel, F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2, F i g. 4 einen Radialschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel und Fig. 5 eine teilweise Abwicklung des Außenumfanges der Anordnung nach F i g. 4. In the drawing, exemplary embodiments of the invention are shown; it shows F i g. 1 the perspective view of a first embodiment, F i g. 2 shows a radial section through a second exemplary embodiment, F. i g. 3 shows a section along the line III-III of FIG. 2, F i g. 4 a radial section by a third embodiment and FIG. 5 a partial development of the outer circumference the arrangement according to FIG. 4th

Beim. Ausführungsbeispiel. nach Fig.-L ist auf die Läuferwelle 1 ein insgesamt mit 2 bezeichnetes. Magnetsystem aufgeschoben. Das Magnet system besteht aus einem Gehäuse 3, in. dem parallele axiale Bohrungen 4 vorgesehen sind. Obwohl in der Zeichnung nur drei Bohrungen 4 dargestellt sind, sind solche Bohrungen in Wirklichkeit über den ganzen Umfang verteilt. In die Bohrungen 4 sind Stabmagneten 5 eingeschoben. In der Zeichnung decken sich die Umrisse der Stabmagneten 5 mit den Umrissen der Bohrungen 4. Der Fassuskörper3 besteht aus nichtmagnetischem Werkstoff, wie z. B. Aluminium. oder Kunststoff, Die Oberseite des Fassungskörpers 3 ist mit einer Platte 6 aus magnetisch leitendem Werkstoff, z. B. Ferrit, abgedeckt. Die oberen Stirnseiten der StabmagnetenS berühren die Unterseite der Platte 6. At the. Embodiment. according to Fig.-L is on the rotor shaft 1 a total of 2 designated. Magnet system pushed on. The magnet system exists from a housing 3, in. The parallel axial bores 4 are provided. Even though only three holes 4 are shown in the drawing, such holes are shown in FIG Reality spread over the whole perimeter. In the holes 4 are bar magnets 5 inserted. In the drawing, the outlines of the bar magnets 5 coincide the outlines of the holes 4. The barrel body3 consists of non-magnetic material, such as B. aluminum. or plastic, the top of the socket body 3 is with a plate 6 made of magnetically conductive material, e.g. B. ferrite, covered. the The upper end faces of the bar magnets S touch the underside of the plate 6.

In einem gewissen Abstand von der Unterseite des Fassungskörpers 3 befindet sich eine aus magnetisch leitendem Werkstoff, z. B. Ferrit, bestehende Platte 7. At a certain distance from the underside of the socket body 3 is a magnetically conductive material such. B. Ferrite, existing Plate 7.

Die Platte 7 ist, wie bei 71 angedeutet, fest mit dem Gehäuse des Zählers verbunden. Sie besitzt deshalb in der Mitte eine Bohrung 72, die größer als der Durchmesser der Läuferwelle 1 ist, so daß die Läuferwelle 1 von der Platte 7 in ihrer Drehung nicht behindert wird. Auf die Oberseite der Platte 7 ist ein Hallgenerator 8 aufgebracht. An den schmalen Seiten des rechteckigen Hallplättchens sind in bekannter Weise die Anschlüsse 9 für den Steuerstrom und an den langen Seiten die Anschlüsse 10 für die Ableitung der Hallspannung angebracht. Die Hallspannung wird mittels der Ableitungen 10 in einen schematisch als Kasten dargestellten Verstärker 11 geführt, an dessen Ausgängen 12 Impulse gewünschter Gestalt abgenommen werden können.The plate 7 is, as indicated at 71, fixed to the housing of the Connected to the counter. It therefore has a bore 72 in the middle, which is larger than the diameter of the rotor shaft 1, so that the rotor shaft 1 from the plate 7 is not hindered in its rotation. On top of the plate 7 is a Hall generator 8 applied. On the narrow sides of the rectangular reverb plate are in a known manner the connections 9 for the control current and on the long sides the connections 10 are attached for the derivation of the Hall voltage. The reverb voltage is by means of the leads 10 in an amplifier shown schematically as a box 11 out, at the outputs of 12 pulses of the desired shape are taken can.

Der Impulsgeber arbeitet wie folgt: Da die Magneten 5, wie aus der Beschriftung mit N bzw. S hervorgeht, so in die Fassung 3 eingesetzt sind, daß die Polarität an den Stirnseiten der Fassung abwechselt, bestehen zwischen den Stirnseiten magnetische Felder. Diese Felder schließen sich an der oberen Seite über die Ferritplatte 6, an der unteren Seite schließen sie sich teilweise in dem Luftspalt zwischen der Unterseite der Fassung 3 und der Oberseite der Platte 7. Ein großer Teil jedoch tritt in die Platte 7 ein, da diese einen weit kleineren magnetischen Widerstand hat als die Luft. Da die Fassung 3 mit dem Magneten 5 mit der Läuferwelle mitrotiert und die Platte 7 stillsteht, werden die Magnetfelder über den Hallgenerator geführt, d. h., das Hallplättchen 8 wird von den Magnetfeldern durchsetzt. Hierdurch entsteht bekanntlich an den Ausgängen 10 eine sogenannte Hallspannung, deren Vorzeichen von der Polung der Magneten abhängt. Das bedeutet also, daß abwechselnd positive und negative Spannungen in Abhängigkeit vom Drehwinkel entstehen. Die Frequenz des Spannungswechsels hängt von der Drehgeschwindigkeit der Welle 1 ab. Da die Impulse nicht mit Hochfrequenz gebildet werden, können die Leitungen 10 ohne weiteres aus dem Zähler herausgeführt werden. Der Verstärkerll mit seinen temperaturempfindlichen Transistoren kann also außer- halb des Iählers und.wegen-ies kleben Innenwiderstandes des Hallgeneratorssogar in einiger Entfernung vom Zähler angeordnet werden. The pulse generator works as follows: Since the magnets 5, as from the Labeling with N or S is shown, so inserted into the version 3 that the Alternating polarity at the end faces of the socket exist between the end faces magnetic fields. These fields close on the upper side via the ferrite plate 6, on the lower side they partially close in the air gap between the Underside of socket 3 and the top of plate 7. A large part, however enters the plate 7, since this has a much smaller magnetic resistance has than the air. Since the holder 3 with the magnet 5 rotates with the rotor shaft and the plate 7 is stationary, the magnetic fields are conducted via the Hall generator, d. That is, the Hall plate 8 is penetrated by the magnetic fields. This creates is known to have a so-called Hall voltage at the outputs 10, the sign of which is from depends on the polarity of the magnets. So that means that alternate positive and negative voltages arise depending on the angle of rotation. The frequency of the voltage change depends on the speed of rotation of shaft 1. Because the pulses are not at high frequency are formed, the lines 10 can easily lead out of the meter will. The amplifier with its temperature-sensitive transistors can therefore except- half of the dial and because of it, the internal resistance of the Hall generator even sticks some distance from the meter.

Das Ausführungsbeispiel nach den Fig.2 und 3 hat dieselbe Wirkungsweise, jedoch einen anderen Aufbau. Dåg zur Erregung des Hállgenerators. erforderliche Magnetfeld wird durch einen Ringmagneten 13 erzeugt, der, wie durch die Beschriftung angedeutet, axial magnetisiert ist. Der eine Pol, in der Zeichnung der Nordpol, wird durch ein Zwischenstücks4, das auf die Zählerwellel aufgesetzt ist, nach unten durchgeleitet. An der Unterseite des Umlenkstückes 14 befindet sich ein Flügelrad 15, dessen Form aus F i g. 3 zu erkennen ist. Die einzelnen Flügel 16 des Flügelrades 15 bilden also Nordpole. Die einzelnen Pole laufen dachförmig zu. The embodiment according to Figures 2 and 3 has the same mode of operation, however a different structure. Dåg to excite the envelope generator. required Magnetic field is generated by a ring magnet 13, which, as indicated by the lettering indicated, is axially magnetized. The one pole, in the drawing the north pole, is through an adapter 4, which is placed on the counter shaft, down passed through. An impeller is located on the underside of the deflection piece 14 15, the shape of which from FIG. 3 can be seen. The individual wings 16 of the impeller 15 therefore form north poles. The individual poles converge in the shape of a roof.

Auf der Unterseite des Ringmagneten13 ist ein Polradl7 aufgesetzt. Dieses Polrad ist bei 18 get schlitzt. Die stehengebliebenen, dachförmig ausgebildeten Teile 19 bilden also infolge des Kontaktes des Polrades 17 mit dem Ringmagneten 13 die Südpole. A pole wheel 17 is placed on the underside of the ring magnet 13. This pole wheel is slots at 18 get. The ones standing still, roof-shaped Parts 19 thus form as a result of the contact of the pole wheel 17 with the ring magnet 13 the south poles.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel befindet sich unterhalb des Magnetsystems eine Ferritplatte 7 mit Bohrung 72 und darauf befestigtem Hallgenerator 8.In this embodiment, too, it is located below the magnet system a ferrite plate 7 with a bore 72 and a Hall generator 8 attached to it.

Die Wirkungsweise ist ebenso, wie sie im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 beschrieben wurde.The mode of operation is the same as in connection with the exemplary embodiment according to Fig. 1 was described.

Beim Ausführungsbeispiel nach den F i g. 4 und 5 sind auf die Läuferwelle 1 Magnetteile 20 und 21 aufgeschoben, die einen ungefähr L-förmigen Querschnitt besitzen. Diese Magneten sind in der Schnittebene der Fig. 4 magnetisiert. Die Magnetpole sind durch Erhebungen 22 bzw. 23 ausgeprägt. In den schmalen Spalt zwischen die Nord- und Südpole ist ein Hallgenerator 8 eingebracht, der auf einem gehäusefesten Träger 24 befestigt ist. Da zwischen den Nord- und Südpolen starke Magnetfelder bestehen, deren Richtung wechselt, wechselt auch die am Hallgenerator 8 entstehende Spannung ihre Richtung. Auch diese Spannung kann im Bedarsfalle in einem nicht dargestellten, außerhalb des Zählers befindlichen Verstärker verstärkt werden. In the embodiment according to FIGS. 4 and 5 are on the rotor shaft 1 magnet parts 20 and 21 pushed on, which have an approximately L-shaped cross-section own. These magnets are magnetized in the sectional plane of FIG. 4. The magnetic poles are characterized by elevations 22 and 23, respectively. In the narrow gap between the A Hall generator 8 is introduced to the north and south poles, which is fixed to the housing Support 24 is attached. Because there are strong magnetic fields between the north and south poles exist, the direction of which changes, the one that arises at the Hall generator 8 also changes Tension their direction. If necessary, this voltage can also be in a not shown, amplifiers located outside the meter.

Claims

Claims: 1. Electronic pulse generator for a rotor having Electricity meter, which emits a number of pulses corresponding to the rotor rotation angle, a system of magnetic poles arranged in a circle, which rotates with the counter rotor acts of alternating polarity on a stationary Hall generator, d a -characterized in that the rotating magnet system (2) has different names Magnet poles (22, 23) face each other in the axial direction with an air gap and that the stationary Hall generator (8) is located in the air gap.

2. Pulse generator according to claim 1, characterized in that the each other opposing magnetic poles are marked by roof-shaped elevations (22, 23) (Fig. 5).

3. Pulse generator according to claim 1 or 2, characterized in that the magnet system consisting of two rings (20, 21), preferably with an L-shaped cross-section consists (Fig. 4).

4. Electronic pulse generator for electricity meters with a rotor, the one dem Rotor angle of rotation emits corresponding number of pulses, where a system of magnetic poles arranged in a circle, which rotates with the counter rotor acts of alternating polarity on a stationary Hall generator, characterized in that the Hall generator (8) on one of the magnetic poles with Distance upstream, fixed ferrite plate 6) is applied.

5. Pulse generator according to claim 4, characterized in that the magnetic poles are formed by bar magnets (5), which are made of a non-magnetic material, preferably made of plastic, existing housing (3), preferably in continuous axial bores (4) inserted, and at their rear ends with a cover plate (9) made of ferrite are magnetically connected to one another (FIG. 1).

6. Pulse generator according to claim 4, characterized by one on the circumference axially parallel magnetized ring magnet (13, one on one end of the ring magnet (13) attached crown wheel (17), the prongs (19) of which are the poles of one polarity form, and one with the other end face of the ring magnet (13) magnetically conductive connected, co-rotating impeller (15), the blades (16) of which have the poles of the other Form polarity and in the spaces (18) of the prongs (19) of the crown wheel (17) protrude (Fig. 2, 3).

7. Pulse generator according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the magnet system from an annular disc with magnetized on one end face and magnetic poles formed by elevations.

Documents considered: German Auslegeschrift No. 1,138,240; Siemens-Zeitschrift, Issue 7, 1962, pp. 521 to 527.