DE889084C

DE889084C - Process for automatic frequency control of the excitation voltage of generators of mechanical vibrations

Info

Publication number: DE889084C
Application number: DES15977D
Authority: DE
Inventors: Werner Dr-Ing Holle; Ernst Dr Phil Luebcke
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1939-06-02
Filing date: 1939-06-02
Publication date: 1953-09-07

Description

Verfahren zur selbsttätigen Frequenzregelung der Erregerspannung von Erzeugern mechanischer Schwingungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selbsttätigen Frequenzregelung derErregerspannung von insbesondere mitTon- oderHochfrequenzmaschinen betriebenen Erzeugern mechanischer Schwingungen. Die Erregerfrequenz eines solchen Schwingungser,zeugers soll selbsttätig der Eigenschwingung des Schwingungserzengers angeglichen werden. Die Belastungsänderungen des Schwingungserzeugers und eine damit im Zusammenhang stehende Änderung der Eigenschwingungszahl machen diese Angleichung notwendig.Process for the automatic frequency control of the excitation voltage of Generating mechanical vibrations The invention relates to a method for automatic Frequency control of the excitation voltage, especially with sound or high-frequency machines operated generators of mechanical vibrations. The excitation frequency of such Vibration generator should automatically generate the natural oscillation of the vibration generator be adjusted. The load changes of the vibrator and one with it related changes in the natural frequency make this adjustment necessary.

Gemäß der Erfindung wird die Frequenz der Erregerspannung des Schwingungserzeugers in Abhängigkeit von Resonanzabweichungen, zwischen dem Schwingungserzeuger und ein-cm mit diesem mechanisch, insbesondere akustisch gekoppelten Hilf sempf änger, gesteuert. Zweckmäßig werden dabei de Spannungen des Hilfsempfängers und des Schwingungserzeugers so überlagert, daß ständig die Frequenzder Erregerspannung in Übereinstimmung mit der durch je- weilige Betriebsbedingungen gegebenen Eigenschwingungszähl des Schwingungserzeugers eingeregelt wird. Es wird von der Tatsache ausgegangen, daß in einem schwingenden System die antreibende Kraft und die Bewegung im Resonanzfall um go9 phasenverschoben sind. Unterhalb der Resonanz ist die Phasenverschiebung kleiner, oberhalb wird sie größer.According to the invention, the frequency of the excitation voltage of the vibration generator is controlled as a function of resonance deviations between the vibration generator and one cm with this mechanically, in particular acoustically coupled auxiliary receiver. The voltages of the auxiliary receiver and of the vibration generator are expediently superimposed in such a way that the frequency of the excitation voltage is constantly regulated in accordance with the natural vibration count of the vibration generator given by the respective operating conditions. It is assumed that in an oscillating system the driving force and the movement are phase shifted by go9 in the case of resonance. The phase shift is smaller below the resonance, and larger above it.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Generator i (Fig. i) erzeugt Spannungen mit Ton- oder Hochfrequenz und speist einen Schwingungserzeuger 2, z. B. einen Ultraschallsender. Mit diesem ist akustisch oder mechanisch- ein Hilf sempf ärger 3, z,-. B. ein pie-zoelektrischer Geber oder eine Kon-densatoranordnung, gekoppelt, der zum Ausgleichen einer von go' abweichenden Verschiebung der Phase der Bewegu,ng des Schwingungserzeugers von der Phase der antreibenden Kraft für den Schwingun-gserzeuger, also seiner Erregerspannung, verwendet, wird. Die Spannung des Hilfsempfängers wird durch einen Regelverstärker 4 verstärkt, uni eine von Belastungs- oder Entfernungsänderungen unabhängige Spannung Ull zu erhalten. Gleichzeitig wird die genannte Erregerspannung darstellende Spannung des Generators i über einen Phasenschieber 5 in der Weise auf eine &(?genannte Gegentaktanordnung 6 gegeben, daß # zwei um# 180, verschobene gleich große Spannungen Um entstehen. Diesen beiden Spannungen wird die Spannun#g U,1 überlagert. Der Phasenschieber-5 ist so einzustellen, daß die vom Hilfsempfän#gei 3 gelieferte Spannung UIlum go0 gegenüber den beiden anderen Spannungen Um verschoben ist. Dann sind die beiden resultierenden Spannungen _U.R, und UR, von gleicher Größe (Fig.:2). Die resultieknden Spannungen UR11 UP2 werden auf zwei Gleichrichter bzw. einen Doppelweggleichrichter 7 gegeben. Im Resona-nzfall sind -offens-ichtlich auch die beiden Gleichspannungen gleich groß. Weicht die Generatorfrequenz von, der Eigenfrequehz des Schwingungserzeugers ab (s. hierzu Fig. 3), ist also nicht mehr Resonanz vorhanden, dann betrügt die Phaseniverschiebung zwischen,dender antreibenden Kraft entsprechenden Spannungen Um und der der Bewegung des Schwingungserzeugers entsprechenden Spannutig U-j# nicht mehr 96', und es übetwiegt eine der beiden resultierenden Spannungen UR, bzw. U92 und damit der Gleichspannungen. Die bei-den Gleichspannungen wirken auf das Steuerorgan 8, das einen motorgesteuerten Widerstand 9 in der Speiseleitung io der Erregerwicklung des Antriebsmot,ars i i für den Hochfrequenzgene'rator i besitzt. - Der Abgriff i.?- des Widerstandes ist mit einer Gabel 13 verbunden, zwischen deren Zinken sich eine von einem Hilfsmotcor angetriebene KuW lungsscheibe14konstant dreht; dÜrch.zweiMagnetspulen 15, 16 kann die Reibung Zwilchen, einer der bei-den Zinken und der Scheibe so weit vergrößert Wer-den, daß die Gabel den Abgriff nach der einen oderahderen. Seite verschiebt und idamit den wirksamen Teil des-Widerstandes- 9 sowie die an die Erregerwicklung gelegte Spannung ändert. Die Magnetspulen liegen in den Anodenkreisen von zwei -Gleichstromverstärkerröhren 17, 18, die- über Vefzögerungsglieder ig von den genannten Gleichspannungen gesteuert wer--den. Die Verzögerungsglieder sollenRegelschwingungen verhindern.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. The generator i (Fig. I) generates voltages with sound or high frequency and feeds a vibration generator 2, z. B. an ultrasonic transmitter. With this is acoustically or mechanically an auxiliary sempf annoyance 3, z, -. B. a pie-zoelectric transducer or a capacitor arrangement, coupled, which is used to compensate for a shift in the phase of the movement of the vibration generator deviating from go 'from the phase of the driving force for the vibration generator, i.e. its excitation voltage, will. The voltage of the auxiliary receiver is amplified by a control amplifier 4 in order to obtain a voltage Ull that is independent of changes in load or distance. Simultaneously, the said excitation voltage representing voltage of the generator i via a phase shifter 5 in such a way to a & (?-Called push-pull arrangement 6 given that # two to # 180, shifted equally large voltages to emerge. These two voltages is the Spannun # g U , 1. The phase shifter-5 is to be set in such a way that the voltage UIlum go0 supplied by the auxiliary receiver 3 is shifted in relation to the two other voltages Um . Then the two resulting voltages _U.R, and UR, are of the same magnitude (Fig .:. 2) resultieknden voltages UR11 UP2 are supplied to two rectifier and a full wave rectifier 7 in the resonator-nzfall the two DC voltages equal deviates are -offens-ichtlich the generator frequency of the Eigenfrequehz of the vibrator from (s... 3), i.e. if there is no longer any resonance, then the phase shift between the voltages corresponding to the driving force is Um un d the voltage Uj # corresponding to the movement of the vibration generator is no longer 96 ', and one of the two resulting voltages UR or U92 and thus the direct voltages prevail. The two direct voltages act on the control element 8, which has a motor-controlled resistor 9 in the feed line io of the excitation winding of the drive motor, ars ii for the high-frequency generator i. - The tap i.?- the resistor is connected to a fork 13 , between the prongs of an auxiliary motor driven KuW pulley 14 rotates constantly; By means of two magnetic coils 15, 16, the friction between one of the two prongs and the disk can be increased to such an extent that the fork takes the tap off one or the other. Page shifts and thus changes the effective part of the resistance 9 as well as the voltage applied to the excitation winding. The magnetic coils are located in the anode circuits of two DC amplifier tubes 17, 18, which are controlled by the mentioned DC voltages via delay elements. The delay elements are intended to prevent control oscillations.

Das Verfahren nach der- Erfindung kann auch verwendet werden, um z. B. bei VerwendunLy von Röhrensendern zum Betrieb von Schwir4ungserzeugern ;die Frequenz der zweckmäßig mit einer Vorröhre erzeugten Erregerspannung zu ändern'. Zu diesem'Zweck wird durch ein Steuerörgan die Ind tivität im Senderkreis durch Ändern der Vormagnetisierung von Eisenspulen geregelt. Auch ein Kondensator kann durch einen-von der Steuerung betätigten Motor nachgedreht werden. Das Verfahren gemäß der Erfindung in Verbindung mit Maschinensendern läßt sich auch auf alle die Verfahren elektrischer Art anwenden, durch welche die Änderung der Drehzahl eines Motors hervorgerufen wird. Beim Betrieh mit einem Drehstrommotor kann z. B. auch die Verwendung von Eisendrosseln mit verschiedener Vormagnetisierung die Drehzahl hinreichend beeinflussen.The method according to the invention can also be used to e.g. B. when using tube transmitters to operate vibration generators; the frequency to change the excitation voltage expediently generated with a pre-tube '. To this end a Steuerörgan the Ind tivity in the transmitter circuit by changing the bias regulated by iron coils. A capacitor can also be used by one of the controls operated motor must be turned. The method according to the invention in conjunction with machine transmitters can also be applied to all the electrical processes, through which the change in the speed of a motor is caused. At work with a three-phase motor can, for. B. also the use of iron chokes with different Sufficiently influence the premagnetization of the speed.

Claims

PATENT CLAIMS: i.- method for the automatic frequency control of the excitation voltage of generators of mechanical vibrations, in particular operated with sound or high-frequency machines, characterized in that the frequencies, z as a function of resonance deviations between the vibration generator; (2) and a this mechanically, in particular acoustically, coupled auxiliary receiver 2 (3) is controlled in such a way that the natural oscillation of the oscillation generator is maintained.

2. The method according to claim i, characterized in that the voltages of the auxiliary receiver (3) of the vibration generator (: 2) are superimposed so that constantly the frequency of the excitation voltage in accordance with -the natural frequency of the given by the respective operating conditions Schwin-Z, foundation generator is regulated. 3. The method according to claim i or: 2, characterized by an auxiliary receiver (3), for. B. a piezoelectric transmitter or a capacitor arrangement, to compensate for a shift of the phase of the movement of the vibration generator (2) deviating from go9 from the phase of the driving force for the vibration generator. 4. The method according to claim i or 3, characterized in -that the excitation voltage of the vibration generator, (2,), in particular the machine voltage, is given via a phase shifter (5) to a push-pull arrangement (6) . 5. The method according to claim i to 4, characterized in that the voltage of the auxiliary receiver (3) is kept at a constant - m value by a control amplifier (4). 6. The method according to claim 4 and 5, characterized in that the push-pull voltages (UM) of the auxiliary receiver voltage (Ull), which is expediently kept constant, are superimposed, so that two resulting voltages (URII UR.) Arise. - 7. The method according to claim 6, characterized in that the resulting voltages (UR "UR2) -one two Gleichricliter or a full wave rectifier (7) placed wer-to 8. The method according to claim 7, characterized in that the full the Gleiebrichtern. (7 ) are used to control the frequency of the excitation voltage of the vibration generator.G. Method according to claim 7 or 8, characterized in that the appropriately oppositely directed voltages supplied by the rectifiers (7) are preferably # motorized resistor (9) in the feed line (io) of the excitation winding of a driving a tone or high frequency machine (i) dienenfdien engine (ii) for frequency control of the excitation voltage of the oscillator (2) press. io. means for method of claim 9, characterized by two magnet coils (15, 16) through which the rectifier currents flow for resistance control. ii. device nac h claim io, characterized in that the tap (12) of the resistor is connected to a fork (13), between the prongs of which a clutch disc (14), suitably driven by an auxiliary motor, rotates at constant speed, whereby the magnetic coils ( 15, 16) the friction between one of the two prongs and the disc can be increased so much that the fork and thus the tap is moved. 12. Device according to claim io or ii, characterized in that the magnet coils (15, 16) are in the anode circuit of two DC amplifier tubes (17, 18), which are preferably controlled by the rectifier voltages via delay elements (ig). 13. The method according to claim i to 8, characterized in that in tube transmitters the frequency of the excitation voltage expediently generated with a pre-tube is changed in that the inductance in the transmitter circuit is changed by changing the bias of coils. Iron cores is regulated. 14. Method according to claim 1 to 8, characterized in that in tube transmitters the frequency of the excitation voltage expediently generated with a pre-tube is changed in that a capacitor in the transmitter circuit is expediently adjusted by means of a motor.