DE3205576C2 - Vorrichtung zur Umformung von elektrischen in pneumatische Signale - Google Patents
Vorrichtung zur Umformung von elektrischen in pneumatische SignaleInfo
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Abstract
Bei einer Vorrichtung zur Umformung von elektrischen in pneumatische Signale sind ein Weicheisenkern (3) und eine Spule (2) ortsfest angeordnet. Der Weicheisenkern weist zwischen zwei Polschuhen (5, 6) einen Luftspalt (7) auf. In diesem Luftspalt (7) oder unmittelbar vor ihm ist ein Permanent-Magnet (8) beweglich angeordnet. Der Permanent-Magnet kann beispielsweise an einem Hebelarm einer Wippe (9) befestigt sein. Der andere Hebelarm der Wippe (9) ist dann als Prallplatte (11) ausgebildet, die einen aus einer pneumatischen Düse (12) austretenden Luftstrom je nach Stellung der Wippe mehr oder minder zu drosseln vermag. Der Staudruck dieses Luftstromes wird über einen Verstärker (15) einem Ausgang (20) zugeführt.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Umformen elektrischer Signale in pneumatische Signale
mit einem einen Eisenkreis mit Luftspalt aufweisenden Elektromagneten und einem mechanischen, das pneumatische
System beeinflussenden Stellmittel, das von dem Elektromagneten gesteuert ist.
Eine aus DD-PS 62 501 bekanntgewordene derartige Vorrichtung weist einen Anker auf, der bei Bestromung
eines Elektromagneten mehr oder weniger stark an den Elektromagneten gezogen wird. Wenn der Elektromagnet
nicht bestromt ist, ist der Anker frei beweglich, wobei seine Bewegung durch Membranen begrenzt ist.
Ist also der durch die Elektromagnetspulen fließende Strom 0 oder sehr klein, so können sich Vibrationen und
Erschütterungen, denen die Vorrichtung unterworfenist, negativ auf die Meßumformung auswirken.
Ähnliche Nachteile weist eine weitere Vorrichtung auf, weiche aus der Druckschrift »Messen, Steuern, Regeln«
Nr. 22, 1979, Heft 8, Seile 423, Bild 3 bekanntgeworden
ist
Andere bekannte Vorrichtungen dieser Art (DE-AS 22 64 220) arbeiten nach dem Tauchspulsystem. Dabei
gehört die Tauchspule zum beweglichen Teil des Systemj,
der Permanent-Magnet zum festen.Tauchspulsysteme weisen eine sehr gute Linearität bei dt/ Umformung
von Strom in Kraft auf. Nachteilig ist jedoch, daß die zum beweglichen System gehörende Tauchspule bei
hinreichend kleinem Widerstand aber ausreichender Drahtlänge eine im Verhältnis zur erzeugten Kraft große
Masse hat. Dadurch arbeiten solche Vorrichtungen träge und erschütterungsempfindlich. Die Trägheit der
Vorrichtung entsteht zusätzlich auch durch die notwendigen elektrischen Zuleitungen zur Spule, durch welche
ihre Beweglichkeit herabgesetzt wird.
Würde man bei einem Tauchspulsystem die Spule ortsfest und den Permanent-Magneten beweglich anordnen,
dann ergäbe sich sogar eine noch größere Masse des beweglichen Systems, so daß solche Anordnungen
in aller Regel nicht getroffen werden.
Ferner ist aus der DE-OS 28 10 257 ein elektro-pneumatischer
Strom/Stellungswandler bekanntgeworden, der einen Motor mit einem drehbaren Antriebsglied
aufweist Dieser bekannte Wandler ist sehr aufwendig und weist die im Zusammenhang mit Tauchspulsystemen
erwähnten Nachteile auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Umformung von elektrischen in pneumatische Signale der eingangs genannten Art zu schaffen, die möglichst unempfindlich gegen Erschütterungen ist Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Umformung von elektrischen in pneumatische Signale der eingangs genannten Art zu schaffen, die möglichst unempfindlich gegen Erschütterungen ist Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können sowohl die Spule als auch ihr Weicheisenkern ortsfest angeordnet
werden. Als Permanent-Magnet genügt ein relativ kleiner Magnet, so .daß di.* erfindungsgemäße
Vorrichtung nur eine sehr geringe bewegliche Masse haben muß und deshalb wenig träge arbeitet. Wegen
ihrer geringen beweglichen Masse ist die Vorrichtung auch zum Einbau in ein Kraftfahrzeug geeignet, weil die
dort beim Fahren auftretenden Stöße nicht auf größere bewegliche Massen wirken. Man kann deshalb mit verhältnismäßig
geringem konstruktivem Aufwand eine große Robustheit erreichen.
Hervorzuheben ist auch die sehr gute Proportionalität zwischen dem Strom /und dem Druck ρ am Ausgang
der Vorrichtung.
Konstruktiv besonders einfach gestaltet sich die Vorrichtung, wenn der Permanent-Magnet vor dem Luftspalt
des Weicheisenkerns angeordnet ist.
Besonders hohe Nutzkräfte erzielt man durch eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, gemaß
der der Permanent-Magnet im Luftspalt des Weicheisenkerns angeordnet ist. Diese Ausführungsform hat außerdem den Vorteil, daß die Abmessungen
der Vorrichtung besonders gering werden.
Von Vorteil ist es, wenn als mechanisches Stellmittel eine vor dem Auslaß einer pneumatischen Düse angeordnete Prallplatte vorgesehen ist. Der Druck im pneumatischer, System wird dann auf einfache Weise durch Veränderung des Abstandes der Prallplatte von der Düse und damit durch Veränderung des Staudruckes im pneumatischen System beeinflußt.
Von Vorteil ist es, wenn als mechanisches Stellmittel eine vor dem Auslaß einer pneumatischen Düse angeordnete Prallplatte vorgesehen ist. Der Druck im pneumatischer, System wird dann auf einfache Weise durch Veränderung des Abstandes der Prallplatte von der Düse und damit durch Veränderung des Staudruckes im pneumatischen System beeinflußt.
Ein sehr genau und reibungsarm arbeitendes System erhält man. wenn der Permanent-Magnet an einem Hebelarm
und die Prallplatte am anderen Hebelarm einer
Wippe vorgesehen sind. Weiterhin ist es dann leicht möglich, die Kräfte durch Veränderung der Hebellängen
zu beeinflussen. Damit ist eine leichte Justage der Vorrichtung möglich, in dem z. B. der Drehpunkt der
Wippe oder der Abstand des Permanent-Magneten vom Drehpunkt verändert wird.
Besonders hohe magnetische Kräfte wirken natürlich dann auf den Permanent-Magneten, wenn er unmittelbar
im Luftspalt angeordnet ist Versieht man diesen Permanent-Magneten unmittelbar mit einer Prallplatte,
wie das im Anspruch 6 angegeben ist dann entsteht eine optimal kleine und damit raumsparende Vorrichtung,
die hohe Nutzkräfte erzeugt.
Ein leichtes Verstellen des Arbeitsbereiches der Vorrichtung von z.B. 0-2OmA auf 4—2OmA ist leicht
möglich, wenn der Weicheisenkern der Verrichtung relativ
zum Permanent-Magneten verschiebbar angeordnet ist.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsmöglichkeiten zu. Zur Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind
zwei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste A-;5führungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
F i g. 2 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung weist einen Sockel 1 auf, auf dem ein durch eine Spule 2 geführter
Weicheisenkern 3 mittels einer Stellschraube 4 geringfügig verschiebbar angeordnet ist Der Weicheisenkern
3 weist zwischen Polschuhen 5,6 einen Luftspalt 7 auf.
Unmittelbar vor dem Luftspalt 7 befindet sich ein Permanent-Magnet 8, der an einem Hebelarm einer
Wippe 9 befestigt ist Der Permanent-Magnet 8 besteht
vorzugsweise aus einem hochkoerzitiven Werkstoff, z. B. einer Kobalt-Samarium-Legierung. Die Wippe 9 ist
um einen Drehpunkt 10 schwenkbar gelagert und an ihrem, dem Permanent-Magneten 8 gegenüberliegenden
Hebelarm als Prallplatte 11 ausgebildet Diese Prallplatte
11 befindet sich in der Zeichnung gesehen oberhalb der A ;slaßöffnung einer pneumatischen Düse 12.
Aus dieser Düse 12 strömt bei Betrieb der Vorrichtung ständig Luft, die ihr von einer Zuleitung 13 über eine
Drossel 14 zugeführt wird. Die Zuleitung 13 mündet weiterhin in einen Verstärker 15, dessen Eingang 16 an
die zur pneumatischen Düse 12 führende Druckmittel-Verbindung zwischen der Drossel "ί4 und der Düse !2
angeschlossen ist. Der über den Eingang 16 dem Verstärker 15 zugeführte Staudruck der pneumatischen
Düse 12 wird vom Verstärker 15 verstärkt einem Ausgang 20 zugeführt.
Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt. Fließt in dor Spule 2 ein zunehmender Strom, so erhöht
sich die Magnetisierung des Weicheisenkernes 3. Dadurch nimmt die magnetische Kraft an den Polschuhen 5
und 6 zu. Der in der Zeichnung als Südpol bezeichnete Polschuh 6 stößt dann zunehmend den auf ihn gerichteten
Südpol des Permanent-Magneten 8 ab, während der in der Zeichnung als Nordpol gekennzeichnete Polschuh
5 den Südpol des Permanent-Magneten 8 zunehmend anzieht. Durch diese Kräfte wird die Wippe 9
entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn verschwenkt Dadurch nähert sich die Prallplatte 11 der pneumatischen
Düse 12 und drosselt die aus ihr ausströmende Luft stärken Das führt zu einem Anstieg des Staudrucks im
pneumatischen System. Dieser erhöhte Staudruck wird über den Eingang 16 dem Verstärker 15 zugeführt und
gelangt verstärkt zum / *:sgang 20.
Durch Verschieben des Weicheisenkerns 3 mittels der Stellschraube 4 ist eine Bereichsverstellung der Vorrichtung
leicht möglich. Durch Umpolung der Einspeisung der Spule 2 kann man eine reversierende Kennlinie der
Vorrichtung erhalten.
Eine Bereichsverstellung ist ebenfalls möglich, indem man einen magnetischen Nebenschluß zum Luftspalt
verändert
Die Ausführungsform gemäß F i g. 2 ist funktionell gleich, jedoch vom Aufbau etwas anders gestaltet als die
nach Fi g. 1. In Obereinstimmung mit der Ausführungsform gemäß F i g. 1 ist auf einem Sockel 1 ein Weicheisenkern
3 angeordnet der Polschuhe 5 und 6 hat, zwischen denen sich ein Luftspalt 7 befindet In diesem
Luftspalt 7 ist ein Permanent-Magnet 17 angeordnet, der von der Funktion den Permanent-Magneten 8 gemäß
Fig. 1 entspricht. Der Permanent-Magnet 17 ist
auf einem Plättchen 18 befestigt das z. B. mit einem Spannband 19 drehbar im Luftspalt 7 gelagert ist Das
Plättchen 18 ist wiederum als Prallplatte 11 ausgebildet.
Je nach der Stromstärke in der d:tn Weicheisenkern
umgebende Spule 2 kippt der Perraanent-Magnet 17 mehr oder weniger im Luftspalt 7, so daß die Prallplatte
11 dem aus der Düse 12 austretenden Luftstrom mehr oder weniger drosselt und genau, wie bei der Ausführungsform
gemäß F i g. 1 der Staudruck im pneumatischen System sich verändert, was durch die dargestellte
Verstärkungsschaltung verstärkt zu einem Ausgang 20 übermittelt wird.
Um den Aufbau der Vorrichtung möglichst einfach zu gestalten, kann die Lagerung der Prallplatte 11 starr mit
der pneumatischen Düse 12 verbunden sein.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Vorrichtung zum Umformen elektrischer Signale in pneumatische Signale mit einem einen Eisenkreis
mit Luftspalt aufweisenden Elektromagneten und einem mechanischen, das pneumatische System
beeinflussenden Stellmittel, das von dem Elektromagneten gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Stellmittel (11, 12) an seinem dem Elektromagneten (2, 3) zugeordneten Ende einen
Permanent-Magneten (8) aus einem hochkoerzitiven Werkstoff trägt, der im Wirkungsbereich des Luftspaltes
(7) dergestalt angeordnet ist, daß im stromlosen Zustand des Elektromagneten (2, 3) der Permanent-Magnet
(8) eine Kraft auf den Eisenkreis ausübt
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
.daß der Permanent-Magnet (8) vor dem Luftspalt^) des Weicheisenkerns (3) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanent-Magnet
(17) im Luftspalt (7) des Weicheisenkerns (3) angeordnet ist
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, wobei als mechanisches Stellmittel eine
vor dem Auslaß einer pneumatischen Düse (12) angeordnete Prallplatte (11) an einem Hebelarm und
der Permanent-Magnet (8) am anderen Hebelarm eines zweiarmigen Hebels vorgesehen sind, dadurch
gekennzeichnet daß der zweiarmige Hebel als Wippe (9) um ein Auflager (10) schwenkbar ist
5. Vorrichtung nach tinem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Permanent-Magnet (17) schwenkbar im Luftspalt (7) angeordnet
und unmitelbar mit einer Prallplatte (11) versehen ist, weiche zusammen mit einer pneumatischen Düse
(12) das mechanische Stellmittel bildet
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Weicheisenkern
(3) relativ in Richtung zum Permanent-Magneten (8,17) verschiebbar angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft
auf den Permanent-Magneten durch einen veränderlichen magnetischen Nebenschluß zum Luftspalt
geändert werden kann.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3205576A DE3205576C2 (de) | 1982-02-17 | 1982-02-17 | Vorrichtung zur Umformung von elektrischen in pneumatische Signale |
US06/461,367 US4554938A (en) | 1982-02-17 | 1983-01-27 | Device for converting electric signals into pneumatic signals |
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DE3205576A DE3205576C2 (de) | 1982-02-17 | 1982-02-17 | Vorrichtung zur Umformung von elektrischen in pneumatische Signale |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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ID=6155915
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE3205576A Expired DE3205576C2 (de) | 1982-02-17 | 1982-02-17 | Vorrichtung zur Umformung von elektrischen in pneumatische Signale |
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