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Blektromagnetisches Zählgerat mit Vor- und Rückwärtsdrehung der dekadisch
arbeitenden Anzeigemittel.
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Anzeigemittel.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein 'elektromagnetisches Zählgerät
mit Vor- und Rückwartsdrehung der dekadisch arbeitenden Anzeigemittel unter Verwendung
eines mit Doppelstromimpulsen steuerbaren Drehmagnetsystems.
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Unter einem elektromagnetischen Zählgerät ist grundsätzlich eine Ausführungsform
zu verstehen, die mit Impulsen arbeitet.
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Bei der üblichen Bauweise besteht ein derartiges Zählgerät aus einem
Elektromagneten mit beweglichen Anker und einem Zahlenrollensystem, das mit Hilfe
mechanischer übertragung.sglieder vom Anker schrittweise gedreht wird. Häufig verwendet
man dabei einen Stoßklinkenantrieb, bei dem der mit einer Rückholfeder versehene
Anker des Elektrornagnetsystems die Zahlenrollen mechanisch im Rhythmus der ankommenden
Zählimpulse weiterdreht.
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Hinsichtlich der Ankerbewegung und damit der Zeitkonstante derartiger
elektromagnetischer Zählgeräte gelten dabei ähnliche Verhältnisse, wie bei elektromagnetischen
Relais. Aus dick Grunde ist für die Zählgeschwindigkeit des Zahlgerätes nicht nur
die elektrische Zeitkonstante maßgebend, sondern vor allem auch die mechanische
Zeitkonstante der mechanischen Übertragungsmittel. Um die Zählgeschwindigkeit bei
derartigen Zähigeräten heraufzusetzen, verwendet man gelegentlich auch
Anordnungen,
bei denen der bewegliche Anker des Elektroinagnetsystems -lediglich eine Sperrlclinke
auslöst, wodurch ein von einer getrennten Kraftquclle angetriobenes Sperrad schrittweise
freigegeben wird. Durch einen sehr kleinen Hub des Ankers und damit der Sperrklinke
sind derartige Zählgertite noch bis 100 Zählschritte pro Sekunde geeignet. Es ist
aber auch hier von Nachteil, daß durch das Vorhandensein mech&-nischer Übertragu-ngsglieder
eine entsprechende Abnützung dieser Glieder erfolgt, so daß die Lebensdauer des
Zählgeräts allein wegen der Antriebsmechanik beschränkt ist.
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Besser ist es daher, für derartige Zählgeräte, insbesondere wenn sie
für relativ hohe Zählgeschwindigkeiten gedacht sind, den Aufbau eines Schrittmotors
zu wählen, bei dem mechanische Übertragungsmittel entfallen können, da diese durch
eine berührungslos wirkende magnetische Übertragung ersetzt -werden.
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Allerdings muß man dabei in der Regel in Kauf nehmen, daß das Volumen
derartiger Zählgeräte- erheblich größer ist, als es bei üblichen Zählgeräten mit
Stoßklinkenantrieb der Fall ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetischcs
Zühlgerät auf der Basis eines-Schrittmotors zu schaffen, das nicht nur eine hohe
Zcihlgeschwindigkeit in der Größenordnung von 200 Zählimpulsen pro Sekunde aufvJeist,
sondern auch eine einfache Vor- und Rückwärtsdrehung der dekadisch arbeitenden Anzeigemittel
vorsieht. Dabei sollen die in das Zaihlgerät eingegebenen Zählimpulse vorher in
loppeistromimpulse umgewandelt werden, wie es üblicherweise bei Schrittmotoren der
Fall ist.
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Die vorliegende Aufgabe wird bei einem elektromagnetischen Zckhlgerät
der eingangs naher bezeichneten Art dadurch gelöst, daß innerhalb eines drehbaren
Dauermagnetrings mit 20-poliger Teilung stationar ein weichmagnetischer Haupt anker
und zwei
weichmagnetische Hilfsanker mit je einer Erregerwicklung
angeordnet sind, wobei die Hilfsanker um etwas mehr als 1200, vorzugsweise 1230,
gegenüber dem Hauptanker winkelmäßig versetzt sind, und daß die Erregerwicklung
des Hauptankers im Ruhezustand einer Hauptspannungsquelle liegt, während jeweils
eine Erregerwicklung der Hifsanker über einen '.ahlschalter entsprechend der geaünschten
Drehrichtung des Dauermagnetrings beim Zähivorgang kurzzeitig an die HauptsSannungsquelle
bzw. an eine entgegengesetzt gepolte Hilfsspannungsquelle anschaltbar ist und damit
jeweils zwei Halbschritte des Dauermagnetrings im Sinne der Weiterdrehung um je
eine Ziffer für die dekadische Anzeige erfolgen.
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Durch die Tatsache, daß bei der erfindungsgemäßen Lösung durch den
vierpoligen Dauermagnetring eine äußerst kleinc elektrische Zeitkonstante für Anlauf
und Stillstand dieses die Ziffern tragenden Dauermagnetrings erreicht wird, entfällt
praktisch der mechanische Verschleiß einer Antriebsmechanik. Es handelt sich hierbei
um eine ausschließlich magnetische Übertragungssteucrung für das elektromagnetische
Zählgerät, wobei durch den außerhalb des lektromanetsystems angeordneten Dauermagnetring
eine entsprechende Verkleinerung des Bauvolumens im Vergleich zu bekannten Lösungen
erreicht wird.
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Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der
Dauerragnctring von einem Laufrad getragen und dieses auf einer am ruEEunkt des
Hauptankers bzw. der Hilfsnkc liegenden Achse gelagert ist. Damit eine sichere 1rehrichtrngsfestlegung
erreicht werden kann, ist vorgesehen, die Selbstinduktion der Erregerwicklung des
Hauptankers größer zu wählen als die der Erregerwicklungen der Hilfsanker. Damit
sollen die Hilfsanker ihrc Sättigung schneller erreichen, als der Hauptanker. Um
die elektrische 1>auerstromaufnahme relativ gering zu halten, werden die Hilfsanker
nur kurzzeitig erregt. Zum
Erreichen dieser nur kurzzeitigen Spannungsanschaltung
der Erregerwicklungen der Hilfsanker ist in den elektrischen Zuführungsweg zu diesen
Erregerüicklungen ein Kondensator geschaltet. Um das Gewicht des Dauermagnotrings
möglichst klein zu halten, kann man die Ziffern für die dekadische Anzeige unmittelbar
auf diesen Ring aufpritzen.
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Danit die Steuerung dieses auf Doppelstromimpulse ansprechenden Zählgeräts
durch einfaches Schließen eines Arbeitskontaktes am Zählimpulsgeber erfolgen kann,
verwendet man zrzeckmäßigerweise als Impulsumsetzer ein gepoltes Relais mit einseitiger
Ruhelage des Ankers. Im übrigen lassen sich zur magnetischen Fesselung des Dauermagnctrings
in der jeyieiligen Ruhestellung noch zwei Hilfsmagnete vorsehen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
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Es zeigen Fir. la, ib und lc schematisch das elektrische Zählgerät
nach der rundung, teilweise im Schnitt, Fig. 2 den grundsätzlichen Aufbau und die
elektrische Anschaltung des Zählsystems nach Bild 1.
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In der Ansicht gemäß Fig. 1a sind neben dem Dauermagnetring 1, der
auf der Innenseite eine 20-polige Teilung N/S aufweist, ein Hauptanker 2 und zwei
Hilfsanker 3 und 4 sichtbar. Die beiden Hilfsanker 3 und 4 bestimmen durch ihre
Versetzung um 123° zum Hauptanker 2 die mögliche Vor- bzw. Rückwartszählrichtung.
Aus der Fig.1b geht hervor, daß der Dauermagnetring 1 von einem Laufrad 1a getragen
wird und dieses Laufrad wiederum eine Laufachse ib besitzt. Zur magnetischen Stabi
lisierung der jeweiligen Ruhestellung des Dauermagnetrings 1 sind noch zwei
Hilfsmagnetc
11 vorgesehen, die sich bei der erwähnten Dar--stellung mit einem Luftspalt oberhalb
des Dauermagnetrings 1 befinden. Der Dauermagnetring 1 besitzt auf seiner Außenseite
aufgespritzte Ziffern 12 für die dekadische Anzeige des Zählgeräts. (Fig.1c) In
der Fig.2 ist im Vergleich zu den Fig.1a bis 1c das eigentliche Zählsystem in etwas
vegö-crer Darstellung gezeigt, wobei der Einfachheit halber die Hilfsmagnctc weggelassen
wurden. Dafür zeigt diese Figur die elektrische Anschaltung des Zählgeräts. Der
Dauermagnetring 1 ist hier mit seiner 20-poligen Teilung deutlich sichtbar, wobei
abwechselnd entsprechend dieser Teilung auf der Innenseite des Rings Nord- und Südpole
vorhanden sind. Der Hauptanker 2 steht über den Umschaltkontakt 10a des Relais 10
dauernd unter Spannung, während die Hilfsanker 3 bzw. 4 wahlweise entsprechend der
gewünschten Zählrichtung an Spannung angelegt werden. Im Gegensatz zu der Erregerwicklung
2a des Haupt ankers 2 werden die Wicklungen 3a bzw. 4a der Hilfsanker 3 bzw. 4 über
einen Kondensator 8 nur kurzzeitig erregt. Welche der beiden Anker für eine Erregung
in Frage kommen7 wird durch den Wahlschalter 7 bestimmt, der damit die Zählrichtung
des Gerätes bestimmt.
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Sowohl der Hauptanker 2 als auch die Hilfsanker 3 und 4 bestehen aus
weichmagnetischem Werkstoff. Um zu erreichen, daß der Feldaufbau im Hauptanker 2
verzögert erfolgt, kann man der Wicklung 2a des Hauptankers 2 eine höhere Selbst
induktion geben, während die Wicklungen 3a und 4a der Hilfsanker 3 und 4 eine erheblich
geringere Selbstinduktion aufweisen.
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Trotz der Tatsache, daß der Dauermagnetring lediglich eine dekadische
Ziffernteilung aufweist, muß auf der Innenweite des Dauermagnetrings eine 20-polige
magnetische Tcilung vorhanden sein. Dies hangt damit zusammen, daß bei einer kurzzeitigen
Betä-tigullg
des Zählimpulsgebers 9 über das gepoltc Relais 10 als Impulsumsetzer zwei Stromschritte
entstehen, dic für den Dauermagnetring 1 zu je zwei mechanischen Halbschritten führen.
Entsprechend der gewählten Drehrichltung durch den-Wahlschalter 7 entstehen durch
die verschiedene Polung der Hauptspannungsquelle 5 bzw. der Hilfsspannungsquelle
6 in Verbindung mit der Polarität der auf der Innenseite des Dauermagnetrings befindlichen
magnetischen Abschnittc eindeutig jeweils Halbschritte in gleicher Drehrichtung.
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Naturgemäß ist die Erfindung nicht auf die erläuterte Ausführungsforn
des Zählgerates beschränkt. Arbeitet man beispielsweise nicht mit Doppelstromimpulsen,
sondern mit Einfachstromimpulsen, so wird man eine 10-polige Teilung auf der Innenseite
des dre3ibaren Dauermagnetrings vorsehen. Auch ist die winkelmäßige Zersetzung zwischen
dem Hauptanker 2 und den Hilfsankern 3 und 4 mit 123° keineswegs optimal, sie kann
um einige Winkelgrade differieren. Wichtig ist jedoch, daß diese winkelmäßige Versetzung
mehr als 120° beträgt. Für die Ausführung bzw. Lagerung des Dauermagnetrings 1 kann
man eine ::akrolonscheibe vorsehen, auf die der Dauermagnetring aufgepreßt ist und
die zugleich die Lagerbohrung für die Laufachse besitzt. llan kann aber auch ein
Formteil aus Epoxitharz verwenden, auf dem Kupferrahmen aufgetragen werden können,
die zur Spulenkontaktierung und zum Zahlenstellungsabgriff (read out) verwendet
erden können.
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7 Patentansprüche 2 Figuren