DE1221470B

DE1221470B - Rotating pulse generator

Info

Publication number: DE1221470B
Application number: DEL45936A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Hans Rehder
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1963-09-23
Filing date: 1963-09-23
Publication date: 1966-07-21

Description

Rotierender Impulsgeber Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen rotierenden magnetischen Impulsgeber zur Erzeugung einer seiner Drehzahl frequenzproportionalen Impulsfolge.Rotating Pulse Generator The present invention relates to a rotating magnetic pulse generator to generate a frequency proportional to its speed Pulse train.

Als rotierende Impulsgeber werden kleine Wechselstrommaschinen verwendet, bei denen die Frequenz der in den feststehenden Anker induzierten Spannung ein Maß für die Drehzahl des Läufers ist. Small AC machines are used as rotating pulse generators, at which the frequency of the voltage induced in the fixed armature is a measure is the speed of the rotor.

Der Läufer ist mit einem Objekt gekoppelt, dessen Drehzahl gemessen werden soll. Der Läufer einer solchen Wechselstrommaschine ist ähnlich wie ein Zahnrad aufgebaut. Das Material der Zähne kann dabei aus Weicheisen bestehen. In diesem Fall sind die gegenüberstehenden Polschuhe, die die Induktionsspulen tragen, aus dauermagnetischem Material aufgebaut. Die an den Polschuhen sich vorbeibewegenden Zähne des Rotors bewirken eine Änderung des magnetischen Leitwertes der Induktionsspule. Diese wiederum hat eine Änderung des magnetischen Flusses zur Folge, wodurch eine Spannung induziert wird.The runner is coupled to an object whose speed is measured shall be. The rotor of such an alternator is similar to a gear built up. The material of the teeth can consist of soft iron. In this In the case of the opposite pole shoes, which carry the induction coils, are off made of permanent magnetic material. Those moving past the pole pieces The teeth of the rotor change the magnetic conductance of the induction coil. This in turn results in a change in the magnetic flux, causing a Voltage is induced.

Eine andere Art solcher Impulsgebermaschinen benutzt nichtmagnetische Polschuhe für die Induktionsspulen; vielmehr bestehen hier die Rotorzähne aus dauermagnetischem Material, wobei die Zähne in wechselnder Folge als Nord- und Südpole orientiert sind. Beiden erwähnten Impulsgebern haftet der Nachteil an, daß bei kleiner werdender Relativgeschwindigkeit der Zähne gegenüber der Induktionsspule die induzierte Spannung immer kleiner und bei Stillstand schließlich zu Null wird. Man kann mit ihnen also sehr langsame Drehbewegungen nicht erfassen.Another type of such encoder machine uses non-magnetic ones Pole pieces for the induction coils; rather, the rotor teeth here consist of permanent magnetic material Material, with the teeth oriented in alternating order as north and south poles are. Both of the above-mentioned pulse generators have the disadvantage that as they become smaller Relative speed of the teeth compared to the induction coil, the induced voltage becomes smaller and smaller and finally becomes zero at a standstill. So you can with them do not detect very slow turning movements.

Weiterhin sind Impulsgeber bekannt, bei denen ein gezahnter oder mit Ausschnitten versehener Rotor an der Schwingkreisspule eines Oszillators vorbeigeführt wird und die Schwingungen des Oszillators aus-und einschaltet. Das Aus- und Einsetzen der Schwingung wird dabei durch eine Steuerblende bewirkt, die die Kopplung zwsichen einer Oszillatorspule und einer Rückkopplungsspule unterbricht. Furthermore, pulse generators are known in which a toothed or rotor provided with cutouts passed the resonant circuit coil of an oscillator and switches the oscillations of the oscillator off and on. The off and on the oscillation is brought about by a control panel, which interconnects an oscillator coil and a feedback coil interrupts.

Bei einer anderen Art von Impulsgebern wird ein Zahnrad an einem Fühler vorbeibewegt und dadurch ein mit dem Fühler verbundener Oszillator aus- und eingeschaltet. Die hochfrequente Oszillatorspannung wird gleichgerichtet und die erhaltene Gleichspannung dem Gitter einer Röhre zugeführt. Durch das Ein- und Ausschalten des Oszillators wird die Röhre nichtleitend bzw. leitend, und am Ausgang können Rechteckgleichspannungsimpulse abgenommen werden. Another type of pulse generator has a gear on a Sensor moved past and thereby an oscillator connected to the sensor off and on switched on. The high-frequency oscillator voltage is rectified and the DC voltage obtained is supplied to the grid of a tube. By switching it on and off of the oscillator, the tube becomes non-conductive or conductive, and at the output you can Square-wave DC voltage pulses are removed.

Es ist ferner bekannt, eine hochfrequente Schwingung dadurch zum Aussetzen zu bringen, daß man durch Einführung eines massiven Eisenkörpers in das magnetische Feld der Schwingkreisspule eine sehr starke Dämpfung erzeugt. Aus diesem Grund kann es als naheliegend angesehen werden, einen Impulsgeber zu bauen, der aus einem hochfrequenten Oszillator besteht und an dessen Schwingkreisspule die massiven Eisenzähne des rotierenden Impulsgebers vorbeilaufen, wobei die hochfrequente Schwingung beim Vorbeilaufen eines Zahnes aussetzt und beim Vorbeilaufen einer Zahnlücke wieder einsetzt. Eine nachteilige Eigenschaft eines solchen Impulsgebers besteht darin, daß die Schwingfrequenz groß gegenüber der Zahnimpulsfrequenz sein muß. It is also known to cause a high-frequency oscillation Suspend that one by introducing a solid iron body into the magnetic field of the resonant circuit coil creates a very strong damping. For this Reason, it can be seen as obvious to build a pulse generator that consists of a high-frequency oscillator and on its resonant circuit coil the massive iron teeth of the rotating pulse generator pass by, with the high-frequency Vibration when passing a tooth and when passing a tooth gap starts again. There is a disadvantageous property of such a pulse generator in that the oscillation frequency must be large compared to the tooth pulse frequency.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Impulsgeber zu schaffen, der sowohl bei sehr kleinen als auch bei sehr großen Drehzahlen brauchbare Impulse liefert und im übrigen die Nachteile der obengenannten Einrichtungen nicht aufweist. The present invention is based on the object of a pulse generator to create the useful at both very low and very high speeds Provides impulses and, moreover, does not have the disadvantages of the above-mentioned devices having.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein rotierender magnetischer Impulsgeber vorgeschlagen, bei dem in bekannter Weise ein Rotor mit aus massivem Eisen bestehenden Zähnen verwendet wird, die an einer im Raum feststehenden Induktionsspule vorbeilaufen und diese Spule zugleich als Schwingkreisspule eines hochfrequenten Oszillators dient und so bemessen und angeordnet ist, daß die Schwingung aussetzt, wenn ein Zahn an der Spule vorbeiläuft, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die beim Vorbeilaufen der Zähne in der Spule induzierten Spannungsstöße gleichgerichtet werden und den Oszillator durch Arbeitspunktverlagerung so beaufschlagen, daß mit zunehmender Größe der induzierten Spannungsstöße (zunehmende Drehzahl) die relativen Zeitabschnitte (bezogen auf die Zeit für das Vorbeilaufen eines Zahnes), in denen die hochfrequente Schwingung wieder einsetzt, immer kleiner und schließlich zu Null werden und daß die Ausgangsgröße des Impulsgebers aus der Summe der (positiven oder negativen) induzierten Spannungsstöße und den Schwingungsintervallen des Oszillators besteht. A rotating magnetic pulse generator is used to solve this problem proposed in which a rotor with existing solid iron in a known manner Teeth is used, which run past an induction coil fixed in the room and this coil at the same time as a resonant circuit coil of a high-frequency oscillator serves and is so dimensioned and arranged that the vibration stops when a Tooth passes the coil, which is characterized in that it passes by of the teeth in the coil induced voltage surges are rectified and the Activate the oscillator by shifting the operating point in such a way that with increasing size of the induced voltage surges (increasing speed) the relative time periods (based on the time it takes for a tooth to pass) in which the high-frequency Vibration starts again, getting smaller and smaller and finally to zero and that the output variable of the pulse generator from the sum of the (positive or negative) induced voltage surges and the oscillation intervals of the oscillator consists.

In F i g. 1 ist die Erfindung schematisch angedeutet. Der Rotor 1 ist an seiner Peripherie mit Zähnen 2 versehen. Diese bestehen aus massivem Eisen, bei dem die Wirbelstrombildung möglichst groß ist Die Zähne laufen am Polschuh 4 einer Induktionsspule 3 vorbei. Diese Induktionsspule ist zugleich die Schwingkreisspule eines Oszillators 5. Die Spule ist so bemessen und angeordnet, daß die hochfrequente Schwingung aussetzt, wenn ein Zahn vor dem Polschuh steht. Das Aussetzen der Schwingung ist eine Folge der starken Dämpfung, die durch Wirbelströme und Hysteresisverluste im Eisen des Zahnes entsteht. In Fig. 1 the invention is indicated schematically. The rotor 1 is provided with teeth 2 on its periphery. These are made of solid iron, in which the eddy current formation is as large as possible The teeth run on the pole piece 4 an induction coil 3 over. This induction coil is also the resonant circuit coil an oscillator 5. The coil is sized and arranged so that the high frequency Suspends vibration when a tooth is in front of the pole piece. The suspension of vibration is a consequence of the strong damping caused by eddy currents and hysteresis losses arises in the iron of the tooth.

Die Schwingung setzt wieder ein, wenn dem Polschuh eine Zahnlücke gegenübersteht. Unabhängig davon, daß die Spule 3 zur Erzeugung hochfrequenter Schwingungen dient, wird in sie durch Vorbeilaufen der Zähne, wie bei den eingangs geschilderten bekannten Impulsgebern, eine Spannung induziert. (Es ist im Prinzip gleichgültig, ob die Zähne als magnetisch passives Material an Dauermagneten vorbeilaufen oder selbst abwechselnd als Nord-Süd-Pole orientiert sind. Wichtig ist nur, daß sie massiv sind, damit das hochfrequente Feld starke Eisenverluste in ihnen erzeugen kann). Diese Impulsspannung dient zur Steuerung des Oszillators in der Weise, daß die Zeiten des Schwingzustandes, bezogen auf die Zeit für den Vorbeilauf eines Zahnes, mit zunehmender Impulsspannung immer kleiner werden und schließlich ganz verschwinden. Dies kann in der Weise erreicht werden, daß die Impulsspannung gleichgerichtet wird und den Arbeitspunkt der im Oszillator vorhandenen Röhre (oder Transistor) entsprechend verschiebt.The oscillation starts again when the pole piece has a tooth gap facing. Regardless of the fact that the coil 3 is used to generate high-frequency vibrations is used, is in it by passing the teeth, as in the case of those described above known pulse generators, a voltage is induced. (It is in principle indifferent whether the teeth run past permanent magnets as a magnetically passive material or themselves are alternately oriented as north-south poles. The only important thing is that they are massive so that the high-frequency field can generate strong iron losses in them). This pulse voltage is used to control the oscillator in such a way that the times the state of oscillation, based on the time it takes for a tooth to pass by with increasing pulse voltage become smaller and smaller and finally disappear completely. This can be achieved by rectifying the pulse voltage and the operating point of the tube (or transistor) in the oscillator accordingly shifts.

In den Fig. 2 und 3 sind diese Zusammenhänge schematisch angedeutet. In F i g. 2 a sind die Zeitabschnitte, in denen ein Zahn an der Spule vorbeiläuft, durch Rechtecke dargestellt. F i g. 2 b zeigt den Schwingungszustand des Oszillators für eine angenommene sehr kleine Drehzahl. Bei dieser kleinen Drehzahl sind die in die Spule induzierten Spanmmgsstöße sehr klein. Sie sind in F i g. 2 c dargestellt. These relationships are indicated schematically in FIGS. 2 and 3. In Fig. 2 a are the time segments in which a tooth passes the coil, represented by rectangles. F i g. 2 b shows the oscillation state of the oscillator for an assumed very low speed. At this low speed they are voltage surges induced in the coil are very small. They are in FIG. 2c shown.

Am Ausgang A des Impulsgebers werden die Summe der positiven induzierten Impulse (a in F i g. 2 d) und die geglätteten positiven Halbwellen (b in Fig. 2 d) der hochfrequenten Schwingung abgegeben. Man erkennt, daß bei kleinen Drehzahlen der Ausgangsimpuls praktisch nur durch die hochfrequente Schwingung gebildet wird. In F i g. 3 sind die gleichen Verhältnisse für eine höhere Drehzahl dargestellt. Die Zeit für das Vorbeilaufen eines Zahns gemäß F i g. 3 a ist kleiner als die entsprechende Zeit gemäß F i g. 2 a.At output A of the pulse generator, the sum of the positive induced Pulses (a in Fig. 2 d) and the smoothed positive half-waves (b in Fig. 2 d) emitted the high-frequency oscillation. It can be seen that at low speeds the output pulse is practically only formed by the high-frequency oscillation. In Fig. 3 shows the same conditions for a higher speed. the Time for a tooth to pass according to FIG. 3 a is smaller than the corresponding Time according to FIG. 2 a.

Dieser Unterschied ist in der Figur jedoch nicht dargestellt, da es nur auf die relativen Verhältnisse, d. h. die Verhältnisse bezogen auf die Zahnvorbeilaufperiode, ankommt. In F i g. 3 c sind die induzierten Impulse bedeutend größer, ihrer Größe entsprechend ist die Zeit für das Wiedererscheinen der hochfrequenten Schwingung kleiner geworden (F i g. 3 b). Die Ausgangsimpulse in F i g. 3 d bestehen hier zu etwa gleichen Teilen aus den induzierten Impulsen und den Schwingungszeiten des Oszillators. Bei weiterer Drehzahlsteigerung verschwinden die Schwingungsintervalle des Oszillators vollständig. Die induzierten Impulse haben dann eine für jede Verarbeitung ausreichende Größe, d. h. eine Amplitude erreicht, die gleich oder größer derjenigen ist, die bei kleinen Drehzahlen von der hochfrequenten Schwingung gebildet wurde.However, this difference is not shown in the figure because it only on the relative proportions, d. H. the relationships related to the tooth lead-by period, arrives. In Fig. 3 c, the induced pulses are significantly larger, their size correspondingly is the time for the high-frequency oscillation to reappear become smaller (Fig. 3 b). The output pulses in FIG. 3 d exist here too roughly equal parts of the induced pulses and the oscillation times of the Oscillator. If the speed is increased further, the oscillation intervals disappear of the oscillator completely. The induced pulses then have one for each processing sufficient size, d. H. reaches an amplitude equal to or greater than that that was formed by the high-frequency oscillation at low speeds.

Claims

Claim: Rotating magnetic impulse generator for generating an erection one of its speed frequency-proportional pulse train, which is also the smallest RPM has sufficient strength, using a rotor with solid Iron existing teeth that run past an induction coil fixed in the room and this coil at the same time as a resonant circuit coil of a high-frequency oscillator serves and is so dimensioned and arranged that the vibration stops when a Tooth passes the bobbin, characterized in that the when moving past of the teeth in the coil induced voltage surges are rectified and the Activate the oscillator by shifting the operating point in such a way that with increasing size of the induced voltage surges (increasing speed) the relative time periods (based on the time it takes for a tooth to pass) in which the high-frequency Vibration starts again, getting smaller and smaller and finally to zero and that the output variable of the pulse generator from the sum of the (positive or negative) induced voltage surges and the oscillation intervals of the oscillator.

Publications considered: German Auslegeschriften No. 1064 569, 1086302; U.S. Patent Nos. 2,630,529, 2922880.