DE1266033B - Device for analog measurement of rotational speeds - Google Patents

Device for analog measurement of rotational speeds

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DE1266033B
DE1266033B DE1962S0081729 DES0081729A DE1266033B DE 1266033 B DE1266033 B DE 1266033B DE 1962S0081729 DE1962S0081729 DE 1962S0081729 DE S0081729 A DES0081729 A DE S0081729A DE 1266033 B DE1266033 B DE 1266033B
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DE
Germany
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magnetic
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symmetry
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Pending
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DE1962S0081729
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German (de)
Inventor
Stefan Gareis
Dr Rer Nat Hans-Joach Lippmann
Helmut Seiffert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/49Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed using eddy currents

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

GOIpGOIp

Deutsche Kl.: 42 ο -13/10German class: 42 ο -13/10

Nummer: 1266 033Number: 1266 033

Aktenzeichen: S 81729 IX b/42 οFile number: S 81729 IX b / 42 ο

Anmeldetag: 28. September 1962 Filing date: September 28, 1962

Auslegetag: 11. April 1968Open date: April 11, 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur analogen Messung von Drehgeschwindigkeiten, wobei ein magnetischer Kreis mit Hallsonde durch in einem aus unmagnetischem, elektrisch gut leitendem Material bestehenden Drehkörper induzierte Wirbelströme beeinflußt wird und die Hallspannung ein Maß für die Drehgeschwindigkeit darstellt.The invention relates to a device for the analog measurement of rotational speeds, wherein a magnetic circuit with a Hall probe through in a non-magnetic, electrically conductive circuit Material existing rotating body induced eddy currents is influenced and the Hall voltage Represents a measure of the rotational speed.

Es ist bereits ein Drehgeschwindigkeitsmesser bekannt, bei dem in einem in Abhängigkeit von der zu messenden Drehgeschwindigkeit rotierenden Drehkörper Wirbelströme induziert werden und eine von diesen Strömen herrührende magnetische Feldstärke als Meßgröße herangezogen wird. Bei diesem bekannten Drehgeschwindigkeitsmesser erfolgt die Erregung mittels Wechselstrom, so daß der induzierte Magnet kein ruhendes Feld, sondern ein Wechselfeld erzeugt.It is already a rotational speed meter is known in which in a function of the to measuring rotational speed rotating rotating body eddy currents are induced and one of The magnetic field strength resulting from these currents is used as a measured variable. With this well-known Rotational speedometer, the excitation is carried out by means of alternating current, so that the induced Magnet does not generate a static field, but an alternating field.

Weiterhin ist ein Drehbeschleunigungsmesser bekannt, bei dem ruhende Permanentmagnete in einem in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit rotierenden Drehkörper Wirbelströme induzieren und eine von diesen Strömen herrührende magnetische Feldstärke als Meßgröße herangezogen wird. Mit diesem Gerät lassen sich keine Drehgeschwindigkeits- und damit also keine Drehzahlmessungen durchführen, sondern nur Änderungen der Drehgeschwindigkeit. Furthermore, a rotary accelerometer is known in which stationary permanent magnets in induce eddy currents in a rotating body rotating depending on the rotational speed and a magnetic field strength resulting from these currents is used as a measured variable. With This device cannot be used to measure the speed of rotation and thus no speed measurements perform, but only changes to the rotational speed.

Es ist außerdem eine Anordnung zur analogen Messung von Drehgeschwindigkeiten vorgeschlagen worden mit einem ein stationäres Magnetfeld erzeugenden Magnetsystem, das in einem mit der zu messenden Drehgeschwindigkeit rotierenden scheibenförmigen Körper Gleichströme induziert, und einer in Bezug auf das Magnetsystem ortsfesten Vorrichtung zum Messen der sekundären magnetischen Feldstärke, die von induzierten Strömen herrührt. Bei dieser älteren Anordnung dient als Meßvorrichtung für die sekundäre magnetische Feldstärke ein Hallgenerator. An arrangement for the analog measurement of rotational speeds is also proposed with a magnet system generating a stationary magnetic field, which is in one with the to be measured Rotational speed rotating disk-shaped body induces direct currents, and one in Relation to the magnet system stationary device for measuring the secondary magnetic field strength, which comes from induced currents. In this older arrangement serves as a measuring device for the secondary magnetic field strength of a Hall generator.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur analogen Messung von Drehgeschwindigkeiten zu schaffen, die einen besonders einfachen Aufbau und eine hohe Empfindlichkeit aufweist. The invention is based on the object of a device for the analog measurement of rotational speeds to create that has a particularly simple structure and high sensitivity.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der magnetische Kreis zwei parallel angeordnete Permanentmagnete gleicher Magnetisierungsrichtung und eine in der Symmetrieebene des Feldes angeordnete Hallsonde enthält und daß der Drehkörper außerhalb des magnetischen Kreises liegt.According to the invention, this object is achieved in that the magnetic circuit is two arranged in parallel Permanent magnets in the same direction of magnetization and one in the plane of symmetry of the field arranged Hall probe contains and that the rotating body is outside the magnetic circuit.

Die Achse des Drehkörpers kann in einer Symmetrieebene des magnetischen Kreises angeordnet Einrichtung zur analogen Messung von
Drehgeschwindigkeiten
The axis of the rotating body can be arranged in a plane of symmetry of the magnetic circuit
Rotation speeds

Anmelder:Applicant:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8520 Erlangen 2, Werner-von-Siemens-Str. 50Siemens Aktiengesellschaft, Berlin and Munich, 8520 Erlangen 2, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Stefan Gareis, 8500 Nürnberg;Stefan Gareis, 8500 Nuremberg;

Dr. rer. nat. Hans-Joachim Lippmann,Dr. rer. nat. Hans-Joachim Lippmann,

8501 Boxdorf;8501 Boxdorf;

Helmut Seiffert, 8500 NürnbergHelmut Seiffert, 8500 Nuremberg

sein. Für den Drehkörper kann als unmagnetisches, elektrisch gut leitendes Material z. B. Kupfer oder Aluminium verwendet werden.be. For the rotating body can be used as a non-magnetic, electrically conductive material such. B. copper or Aluminum can be used.

Die Erfindung ermöglicht es, den Meßwertgeber ohne Schwierigkeit an eine bereits vorhandene Scheibe oder Welle anzusetzen, ohne daß im mechanischen Aufbau der zu messenden Maschine oder Einrichtung etwas geändert zu werden braucht. Außerdem erzielt man auch eine höhere Empfindlichkeit, d. h. bei gleicher Drehzahl und gleichem Abstand zwischen Drehkörper und Hallsonde eine größere Hallspannung. Man kann den Abstand zwischen Drehkörper und Hallsonde einstellbar machen, um die höchste Ausgangsspannung, die durch den Einfluß der Sättigung bedingt ist, an die höchste betriebsmäßige Drehzahl des Drehkörpers anzupassen.The invention makes it possible to attach the transducer to an existing one without difficulty Disc or shaft to be applied without affecting the mechanical structure of the machine to be measured or Facility needs to be changed. In addition, a higher sensitivity is achieved, d. H. at the same speed and the same distance between the rotating body and the Hall probe, a larger one Reverb voltage. The distance between the rotating body and the Hall probe can be adjusted to the highest output voltage, which is due to the influence of saturation, to the highest operational Adjust the speed of the rotating body.

Im folgenden sei die Erfindung an Hand der schematischen Zeichnung näher beschrieben, in der Ausführungsbeispiele dargestellt sind.In the following the invention will be described in more detail with reference to the schematic drawing, in the exemplary embodiments are shown.

F i g. 1 zeigt eine Möglichkeit für den Aufbau des magnetischen Kreises. Er besteht aus einer Eisenplatte 1 mit zwei darauf angeordneten Permanentmagneten 3, 4 gleicher Magnetisierungsrichtung. Auf den Permanentmagneten sind Weicheisenpolschuhe 5, 6 vorgesehen, zwischen denen eine Hallsonde 7 bekannter Ausführung angeordnet ist. Der gesamte magnetische Kreis kann in Vergußmasse eingebettet sein, um einen mechanisch stabilen Aufbau zu erhalten. Gegebenenfalls kann man auch zusätzliche Abgleichmittel vorsehen.F i g. 1 shows one possibility for the construction of the magnetic circuit. It consists of an iron plate 1 with two permanent magnets arranged on it 3, 4 same direction of magnetization. There are soft iron pole pieces on the permanent magnets 5, 6 are provided, between which a Hall probe 7 of known design is arranged. The whole Magnetic circuit can be embedded in casting compound in order to obtain a mechanically stable structure. If necessary, you can also provide additional adjustment means.

Fig. 2 zeigt, wie der als Block 8 dargestellte magnetische Kreis mit eingebautem Hallgenerator an eine rotierende Welle 9 angesetzt werden kann. Zwischen Welle und Signalgeber wird vorteilhaft ein Ab-Fig. 2 shows how the magnetic shown as block 8 Circle with built-in Hall generator can be attached to a rotating shaft 9. Between Shaft and signal transmitter is advantageously a

809 538/112809 538/112

stand D von etwa 5 mm eingehalten. Doch lassen sich selbstverständlich auch bei anderen Abständen Messungen durchführen.stand D of about 5 mm was observed. However, measurements can of course also be carried out at other distances.

Eine andere Möglichkeit der Ausbildung des Erfindungsgegenstandes ist in F ig. 3 dargestellt, wobei gleichartige Bezugszeichen aus Fig. 1 bzw. Fig. 2 übernommen worden sind. Der Drehkörper 10 kann eine Welle oder auch eine Scheibe sein. Seine Drehachse liegt, wie aus F i g. 3 ersichtlich, in der Symmetrieebene des Streufeldes der Permanentmagnete bzw. in der Ebene des Hallgenerators. In Fi g. 3 sind auch die Steuerstrom- und Hallanschlüsse des Blokkes 8 angedeutet.Another possibility of designing the subject matter of the invention is shown in FIG. 3 shown, where Identical reference numerals from FIG. 1 and FIG. 2 have been taken over. The rotating body 10 can be a shaft or a disk. Its axis of rotation lies, as shown in FIG. 3 can be seen in the plane of symmetry of the stray field of the permanent magnets or in the level of the Hall generator. In Fi g. 3 are also the control current and Hall connections of the block 8 indicated.

Eine weitere Möglichkeit zeigt Fig. 4. Der Drehkörper ist hier als Scheibe 11 ausgebildet, deren Rotationsachse zwar in der Symmetrieebene des Streufeldes, jedoch gegen dessen Mitte versetzt angeordnet ist.Another possibility is shown in FIG. 4. The rotating body is designed here as a disk 11 whose axis of rotation is in the plane of symmetry of the Stray field, but is arranged offset towards the center.

Die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes beruht darauf, daß durch das ausstreuende Magnetfeld der beiden Permanentmagnete im Drehkörper Wirbelströme erzeugt werden, deren Magnetfeld die Symmetrie des Flußverlaufes stört. Die Ausgangsspannung der Hallsonde ist der Umfangsgeschwindigkeit des Drehkörpers proportional. Wie bereits erwähnt, kann der Drehkörper vorteilhaft aus unmagnetischem, elektrisch gut leitendem Material, wie Kupfer, Aluminium und Messing bestehen.The mode of operation of the subject matter of the invention is based on the fact that the scattering magnetic field of the two permanent magnets in the rotating body, eddy currents are generated, the magnetic field of which is the Symmetry of the course of the river disturbs. The output voltage of the Hall probe is the peripheral speed of the rotating body proportionally. As already mentioned, the rotating body can advantageously be made of non-magnetic, materials with good electrical conductivity, such as copper, aluminum and brass.

Fig.5 zeigt ein Diagramm der mit dem Erfindungsgegenstand erhaltenen Hallspannung U11 in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit η des Drehkörpers. Man erkennt, daß der Zusammenhang zwischen Hallspannung und Drehzahl bis zum Erreichen der Sättigung völlig linear ist. Die Sättigungsgrenze wird durch Einstellen des Abstandes D aus dem gewünschten Meßbereich herausgelegt.5 shows a diagram of the Hall voltage U 11 obtained with the subject matter of the invention as a function of the rotational speed η of the rotating body. It can be seen that the relationship between Hall voltage and speed is completely linear until saturation is reached. The saturation limit is set out of the desired measuring range by setting the distance D.

Der Erfindungsgegenstand ist insbesondere zum Anbau an bereits vorhandene Maschinen geeignet, etwa als Tachometer bei Kraftfahrzeugen.The subject of the invention is particularly suitable for attachment to existing machines, for example as a speedometer in motor vehicles.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Einrichtung zur analogen Messung von Drehgeschwindigkeiten, wobei ein magnetischer Kreis mit Hallsonde durch in einem aus unmagnetischem, elektrisch gut leitendem Material bestehenden Drehkörper induzierte Wirbelströme beeinflußt wird und die Hallspannung ein Maß für die Drehgeschwindigkeit darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kreis zwei parallel angeordnete Permanentmagneten (3, 4) gleicher Magnetisierungsrichtung und eine in der Symmetrieebene des Feldes angeordnete Hallsonde (7) enthält und daß der Drehkörper (9, 10, 11) außerhalb des magnetischen Kreises liegt.1. Device for analog measurement of rotational speeds, one being magnetic Circle with Hall probe through in a non-magnetic, electrically conductive material Eddy currents induced by rotating bodies are influenced and the Hall voltage is a measure of the rotational speed, thereby characterized in that the magnetic circuit has two permanent magnets arranged in parallel (3, 4) the same magnetization direction and one arranged in the plane of symmetry of the field Hall probe (7) and that the rotating body (9, 10, 11) outside the magnetic Circle. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Drehkörpers in einer Symmetrieebene des magnetischen Kreises angeordnet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the axis of the rotating body in a plane of symmetry of the magnetic circuit is arranged. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Meßbereichänderung der Abstand zwischen Drehkörper und Hallsonde einstellbar ist.3. Device according to claim 1 to 2, characterized in that for changing the measuring range Distance between rotating body and Hall probe is adjustable. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 870 919;
USA.-Patentschrift Nr. 2460115.
Considered publications:
German Patent No. 870,919;
U.S. Patent No. 2460115.
In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1147 787.
Legacy Patents Considered:
German Patent No. 1147 787.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 809 538/112 4.68 © Bundesdruckerei Berlin809 538/112 4.68 © Bundesdruckerei Berlin
DE1962S0081729 1962-09-28 1962-09-28 Device for analog measurement of rotational speeds Pending DE1266033B (en)

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CH788263A CH442819A (en) 1962-09-28 1963-06-25 Device for analog measurement of the angular speeds of a rotating body and method for operating the device
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