SE420948B - Anordning for att meta vridmoment och hastighet hos en roterande axel - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 _77138«52-7 indikera antingen vridmoment eller utgångshastighet eller bådadera hos en roterbar axel.

Ett närbesläktat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en signalprocessorkrets, som är användbar tillsammans med en dylik om- vandlare för att åstadkomma signalerna för vridmomentet och/eller axelhastigheten (varv/minut).

E Ett annat viktigt ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en dylik signalprocessorkrets, vilken indikerar riktningen för de åstad- komna signalerna med avseende på vridmoment och/eller hastighet. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en dylik signalprocessorkrets, vilken även ger en indikering av antalet av axeln utvecklade hästkrafter.

Ett annat viktigt ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en anordning, i vilken omvandlaren har kraftig konstruktion och lämpar sig för användning iden prövande omgivning, t ex den, som erbjudes inom bilindustrin, varvid extremvärden för temperaturer, vibrationer och smuts förekommer. ' Föreliggande uppfinning innefattar en detekterings- och indike- ringsanordning, som ger både en första elektrisk signal, vilken varie- rar såsom en funktion av det på en roterbar axel applicerade vridmomen- tet, och en andra elektrisk signal, vilken varierar såsom en funktion av axelhastigheten. Anordningen innefattar en omvandlare, vilken' inkluderar en första magnetkärnenhet med en generellt cirkulär yttre del och åtminstone fyra radiella polkärnor, som sträcker sig inåt från den cirkulära yttre delen mot den roterbara axelns yttre yta. Detta arrangemang medför att axeln kan sträcka sig genom det utrymme, som begränsas av polkärnornas ändar. Ett flertal elektriska lindningar är anordnade, varvid en lindning är belägen på varje polkärna i den första magnetkärnenheten och samtliga lindningar är inkopplade i en första elektrisk krets. E En andra och en tredje magnetkärnenhet är också anordnade och båda enheterna är väsentligen likadana som den första magnetkärnen- heten. Både den andra och den tredje enheten har också ett flertal motsvarande elektriska lindningar, vilka är belägna på de enskilda polkärnorna, och dessa lindningar är också anordnade i en seriekrets.

Varje polkärna i den andra och den tredje enheten är vinkelförskjuten med avseende på de intilliggande polkärnorna i den första enheten.

Varje polkärna i den andra och den tredje enheten är sålunda anord- nad vid ett vinkelläge mitt emellan de närliggande polskorna i den första kärnenheten. Ett organ är anordnat för matning av en växel- 10 15 20 25 30 35 40 7713852-7 strömssignal till den elektriska kretsen för âstadkommande av ett aktiverande flöde från den första magnetkärnenheten.

Enligt uppfinningen är en signalprocessor anordnad. Signalpro- cessorn innefattar en summeringskrets, som är kopplad till seriekret- sen för âstadkommande av den första elektriska signalen, och dessutom innefattar processorn en skillnadskrets, som är kopplad till serie- kretsen för åstadkommande av den andra elektriska signalen. Ytter- ligare organ, t ex en eller flera elektriska mätinstrument, är kopp- lade till summeringskretsen och till skillnadskretsen för att åstad- komma information om axelvridmoment och axelhastighet (varv/minut), allt eftersom nämnda första och/eller andra elektriska signaler mot- tages från signalprocessorn.

Enligt ett annat viktigt kännetecken på uppfinningen är en ström- ställare anordnad mellan den för matning av växelströmssignalen till omvandlaren avsedda oscillatorn och signalprocessorkretsen. Påverkan av strömställaren medför att vissa egenskaper (t ex fasen) hos växel- strömssignalen ändras, vilket medför en riktningsändring hos utsigna- lerna avseende vridmoment och/eller hastighet. Härigenom kan anord- ningen bestämma riktningen av både vridmoment- och axelhastighetinfor- mation, som ástadkommes med anordningen enligt uppfinningen.

Ytterligare ett viktigt kännetecken på uppfinningen är anordnan- det av en polaritetsomkastningsströmställare, vilken är inkopplad mel- lan seriekretsen (omvandlarens sekundärlindningar) och signalprocessorn.

Påverkan av denna strömställare medför omkastning av polariteten hos den signal, som appliceras på signalprocessorn, varigenom antingen vridmoment eller hastighet kan återges på ett signalmätningsinstrument.

Enligt ett annat kännetecken på uppfinningen innefattar signal- processorn en multiplikatorkrets, som är kopplad både till summerings- kretsen och skillnadskretsen. Multiplikatorkrotsen lämnar en tredje elektrisk signal, vilken varierar såsom en funktion av antalet av axeln avgivna hästkrafter. Ett speciellt organ, t ex ett mätinstrument, är kopplat till multiplikatorkretsen för att ge hästkraftinformation när den tredje elektriska signalen mottages från signalprocessorn.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifo- gade ritningar, varvid samma hänvisningsbeteckningar användes i de olika figurerna för att identifiera likadana komponenter.

Figur l visar ett blockschema för en detekterings- och indikerings- anordning, vilken är konstruerad enligt uppfinningens principer.

Figur 2 visar en perspektivisk sprängskiss över vissa komponenter hos omvandlarenheten. l0 15 20 25 30 35 40 _771ass2-7 Figur 3 visar ett blockdiagram, delvis i schematisk form, som åskådliggör ytterligare detaljer hos omvandlar- och signalprocessor- kretsarna. _ I ' Figur 4 visar en sidovy, delvis uppskuren, som åskådliggör monte- ringen av en momentomvandlare pâ en roterbar axel.

Figur 5 visar ett schema för en detekterings- och indikerings- anordning, avsedd att användas med normal nätväxelspänning.

Figur 6 visar ett schema för en detekterings- och indikerings- anordning, vilken är speciellt användbar i ett automobilsystem eller i ett annat system, varvid effekt inte matas medelst ett konventionellt växelströmkraftuttag utan erhålles från en hjälpkälla.

Figur 7 visar ett diagram över förhållandet mellan vridmoment och hastighet, vilket diagram är användbart för att förstå uppfin- ningen. , F g Figur 8-visar ett blockschema för en annan utföringsform av upp- finningen. 7 I figur l visas generellt detekterings- och indikeringsanordningen enligt uppfinningen. Såsom framgår är en omvandlare l0 anordnad runt en roterbar axel ll. Organen för att driva axeln samt den av axeln drivna belastningen visas inte, eftersom det inte är av vikt för för- ståelse av uppfinningen. Såsom kommer att framgå nedan innefattar om- vandlaren primärlindningar för åstadkommande av ett magnetiskt flöde i den del av axeln ll, som befinner sig intill omvandlaren. För att aktivera omvandlarens primärlindningar kan ingående växelström från ett konventionellt 100-volt-nät (icke visat) med frekvensen 60 Hz påtryckas via ledningarna 15, l6. Naturligtvis skulle även likström samt en växelriktare (icke visad) kunna användas för att mata en växelströmexciterande signal pá ledningarna 15, l6. En utsignal från omvandlaren matas via utgångsledarna l7, l8 till en signalprocessor- krets 20. Separata utgånqsledare Zl, 22 och 23 är anordnade för att överföra elektriska signaler till de respektive mätanordningarna 24 för indikering av vridmoment, mätanordningarna 25 för âtergivande av antalet hästkrafter samt mätanordningarna 26 för indikering av anordningens hastighet eller axelvarvtal. Fackmannen torde inse att uttrycket "organ för åstadkommande av en indikering" inte behöver hänföra sig till visuella organ för âskådliggörande, t ex en mätan- ordning, utan kan ange en registreringsanordning eller något annat datamottagande instrument. Dessutom behöver det inte förekomma tre separata ledare, eller ledarpar, för att ange tvâ eller tre utgångs- storheter. En enda mätanordning kan användas för att presentera olika l0 l5 20 25 30 35 40 7713852-7 parametrar i samband med en strömställare eller multiplexor, vilken är påverkbar för att utvälja olika kvantiteter från signalprocessor- kretsen vid olika tidpunkter i och för presentation eller registre- ring. Emellertid ger det förenklade arrangemanget i figur l en till- räcklig förståelse för de möjliga ätergivningarna från signalproces- sorarrangemanget utan att någon begränsning eller någon bundenhet hänföres till uppfinningen genom det som visas. I sprängskissen en- ligt figur 2 âskädliggöres omvandlarens l0 tre olika kärnenheter 30, 3l och 32. Den första magnetkärnenheten 30 innefattar en generellt sett cirkulär yttre del 33 samt ett flertal radiella polkärnor 34, som sträcker sig inåt till ett läge nära axelns yttre yta, när om- vandlaren är monterad runt axeln, såsom visas i figur l. Vid en med framgång uppbyggd och testad utföringsform av uppfinningen åstadkoms :ärnadæten av lameller av stål med elkvalitet (Ml5) och med den unge- färliga tjockleken 0,039? cm. Ett flertal elektriska lindningar 35 är anordnade på det visade sättet, varvid en av lindningarna 35 är anordnad runt var och en av de sex polkärnorna 34. Primärlindningarna på polkärnorna 34 innefattade vid en utföringsform tråd av typ nr 26 med l60 lindningsvarv på varje polkärna. De sex enskilda lindningarna kopplades sedan till en komplett elektrisk krets, såsom kommer att förklaras nedan i samband med figur 3. Den andra och den tredje magnet- enheten 3l respektive 32 är generellt likadana som enheten 30. Exempel- vis innefattar den andra enheten 31 också en yttre del 36 samt ett flertal individuella polkärnor 37 med separata lindningar 38 pä pol- kärnorna. Den tredje magnetenheten 32 innefattar på samma sätt ett yttre magnetomrâde 40, från vilket ett flertal separata polkärnor 4l sträcker sig inåt mot det normala axelläget. De enskilda lindningarna 42 är anordnade på de respektive polkärnorna 4l hos den tredje en- heten. Vid den med framgång uppbyggda och testade utföringsformen av uppfinningen innefattade lindningarna 38 och 42 200 lindningsvarv på varje polkärna med antingen träd av typ nr 32 eller 34. Uppgifter- na med avseende på tråden och lamellerna gives endast i åskâdliggöran- de syfte. Fackmannen torde inse att andra trâddimensioner och andra lameller eller t o m en fast konstruktion eller enhet, tillverkad av pulvermetall med kända förfaranden, skulle kunna användas för att bilda magnetkretsarna hos den första, den andra och den tredje en- heten. De enskilda kärndelarna placeras sedan intill varandra, såsom visas. Det är viktigt att lägga märke till att polkärnorna 37 och 4l i den andra respektive den tredje magnetenheten är var för sig vinkel- förskjutna med avseende på lägena för polkärnorna 34 i den första l0 20 25 30 35 40 _771sss2-7 magnetenheten 30. Vid den föredragna utföringsformen är således varje polkärna 37, 4l placerad mitt emellan tvâ av de närliggande polkärnorna 34 hos den centrala eller första magnetenheten 30.

I figur 3 visas vissa delar av signalprocessorkretsen 20 i blockform och dessutom anges omvandlarens 10 lindningar samt deras elektriska anslutningar. Såsom framgår av figur 3 bildar lindningar- na 35 på den första magnetkärnenheten i själva verket en primärlind- ning hos omvandlarenheten l0. Det bästa nu kända sättet för att ut-' öva uppfinningen innefattar hopkoppling av spollindningarna mycket tätt på bifillärt sätt med mittuttaganslutningen i primärlindningen, såsom åskâdliggöres. Sekundärlindningarna 38, 42 är individuellt seriekopplade för var och en av nämnda andra och tredje magnetenheter och sedan är dessa tvâ sekundärlindningar själva seriekopplade för anslutning till en summeringsförstärkáre Sl och en skillnadsförstär- kare 50 vid ingångssidan av siqnalprocessorkretsen. Skillnadsför- stärkaren 50 lämnar i själva verket en utsignal, som är relaterad till momentet på axeln ll, till detektorn 52. Utsignalen från summe- ringsförstärkaren 5l, som hör samman med axelns hastighet eller varv- tal, överföres till en annan detektorkrets 53. Momentsignalen matas via en filterkrets 54, vars utgång via ledaren 21 är ansluten till det momentindikerande mätinstrumentet 24, och via ledaren 55 till en ingângsanslutning hos en multiplikatorkrets 56. Utsignalen från det andra filtret 57, vars ingângssida är kopplad till amplituddetek- torn 53, sändes både via ledaren 23 till varvtalsmätanordningen (hastighetsmätanordningen) 26 och via ledaren 58 till multiplikator- stegets 56 andra ingångsanslutning. Multiplikatorkretsen arbetar på välkänt sätt för àstadkommande av en utsignal, vilken varierar såsom en produkt av de tvâ separata insignalerna. Följaktligen är den av multiplikatorsteget 56 åstadkomna signalen, vilken matas via ledaren 22 till mätanordningen 25 för hästkrafter, en verklig indíkring pä den av axeln ll avgivna effekten. _ 5 I figur 4 visas omvandlaren 10 i det enligt uppfinningen utfor- made systemet, varvid omvandlaren är monterad över en del av en axel ll, som sträcker sig från ett kardanhus 60. Vid en montering i en vanlig bil är axelns ll högra ände kopplad till en kardanknut för överföring av vridmoment till respektive drivhjul i ett fordon. En öppning 61, som är anordnad i kardanförlängningshuset, användes nor- malt för att släppa fram kabeln för hastighetsmätaranslutningen (icke visad). Omvandlaren l0 visas anordnad på ett lager 62 för stöd och centrering men andra monteringsarrangemang kan användas. Sålunda är l0 15 20 25 30 35 40 7713852-7 det uppenbart att omvandlar- och detekterinqsanordningen enligt upp- finningen lätt kan monteras för användning i en besvärlig omgivning, t ex i den, som normalt förekommer i en automobils kardanförlängnings- hus.

I figur 5 visas en anordning för aktivering av omvandlaren l0 från en vanlig llO-volt-källa med frekvensen 60 Hz genom införande av en propp 70 i ett konventionellt vägguttag (icke visat). När detta âstadkommes och strömställaren 7l slutes matas växelström via säk- ringen 72 och en första transformator 73 för âstadkommande av växel- ström pâ ledningarna l5, l6 för aktivering av omvandlarens primärlind- ningar. Denna aktivering indikeras genom att övervakningslampan 74 tändes. Vidare matas den ingående växelströmmen via en annan trans- formator 75 och diodlikriktarbryggan 76 för âstadkommande av en lik- spänningsskillnad mellan ledningarna 77 och 78. En reglerande krets, som innefattar en integrerad krets (IC) 80 samt transistorerna ßl, 82 är ansluten för âstadkommande av en reglerad spänning +l5 volt på ledningen 83 samt en spänning -15 volt på ledningen 84. Vid en ut- föringsform utgjordes den integrerade kretsen 80 av en krets av typ l4686 men naturligtvis kan andra lämpliga arrangemang lätt användas för åstadkommande av en växelspänningsskillnad för aktivering av signalprocessorkretsen. Signalen från omvandlarens sekundärlindningar 38, 42 mottages via ledningarna l7 och 18 och sändes via ett växelrik- tarsteg 85 till summeringsförstärkaren 5l samt också till skillnads- förstärkarkretsen 50. Signalen vid summeringsförstärkarens 5l utgång sändes till en fullvågsdetektorkrets 53, som anger absolutvärde och som innefattar förstärkarna 86, 87, vilka är anslutna på det visade sättet. Detektorkretsens utsignal sändes till en lineariseringskrets 88, vilken âskâdliggöres såsom en diodfunktionsgenerator. Stegets 88 utsignal sändes i sin tur till förstärkningsjusteringskretsen 90, som innefattar ett variabelt motstånd 91, som är verksamt för att reglera amplituden hos den till utgàngssteget 92 sända signalen.

Stegets 92 utsignal sändes sålunda via ledningen 23 till den varvtals- indikerande mätanordningen 26 samt via ledningen 58 till multiplika- torsteget 56. Vid en utföringsform utgjordes multiplikatorsteget av en krets av typ MC l594L inkopplad på det visade sättet, men fack- mannen kan lätt använda olika multiplikatorarrangemang för åstadkom- mande av en lämplig utsignal via steget 93 och ledaren 22 till den effektindikerande mätanordningen 25.

Pâ analogt sätt sändes även omvandlarens sekundärsignaler på ledningarna l7, 18 via skillnadsförstärkarkretsen 50, den andra de- 10 15 20 25 30 35 40 7713852-7 wtektorkretsen 52, lineariseringskretsen 92 och förstärkningsregle- ringskretsen 95 med dess variabla motstånd 96 till utgångsdrivsteget 97, vilket i sin tur sänder den momentindikerande signalen bade via ledningen 21 till momentmätanordningen 24 och via ledningen 55 till multiplikatorsteget 56. Driften och hopkopplingen av de i figur 5 visade stegen torde vara uppenbara för fackmannen genom den ovan angivna förklaringen. Den andra signalkanalen för behandling av momentinformationen är i själva verket identiskt likadan med den första signalkanalen med undantag för att den inte innefattar ett växelriktarsteg vid ingångsanslutningen.

Ehuru den i figur 5 âskådliggjorda kretsen och förklaringen av dess drift torde vara uppenbara för fackmannen så är de baserade på en premiss och en teknisk värdering, som inte är helt uppenbara för fackmannen. Sålunda är de baserade pá (l) upptäckten att en elektrisk signal kan erhållas från omvandlaren 10, vilken signal till sin natur utgöres av en ankarreaktionssignal och är relaterad till axelns varv- tal, och (2) denna signal kan behandlas för att indikera axelhastig- het och åstadkommer tillsammans med varvtalssignalen en indikering för vridmomentet. Såsom kommer att beskrivas i samband med figur 6 har ett ännu mindre uppenbart steg erhållits genom àstadkommande av organ i signalprocessorkretsen, varigenom anordningen kan indikera huruvida momentsignalen är av den ena eller andra riktningen (polari- teten) och på samma sätt indikera hastighetssinnalens riktning. Detta betyder att anordningen lätt kan konstrueras för att indikera huru- vida vridmoment överföres från en drivande enhet via axeln till en belastning eller huruvida belastningen i själva verket âterför effekt via axeln mot effektkällan. Detta sker exempelvis i en bil, när själ- va bilen verkar såsom en bromsande kraft via motorns drivaxel. Med ett dylikt arrangemang åstadkommes ett verkligt fyrkvadrantindikerings- system, eftersom både positiva och negativa moment- och hastighets- signaler kan åstadkommas.

I figur 6 visas en signalprocessor, som är speciellt användbar i en bilapplikation, eftersom den mottager en positiv inspänning av l2 volt via ledningen 150 och utnyttjar denna ingängsenergi för åstad- kommande av en reglerad spännig av +4 volt och -4 volt i det effekt- matningssteg, som inkluderar transistorerna l5l, l52. I âskâdliggöran- de syfte representerar jordsymbolen den negativa 4-volt-potential, som utvecklas vid emittern hos transistorn 152, vilken är av npn-typ.

Samma transistors bas är via ett motstånd l53 ansluten till en ledning l54, via vilken spänningen +4 volt pâtryckes pâ de ställen, vilka är l0 20 25 30 40 77l3852~7 angivna i kopplingsschemat. Vid den âskådliggjorda utföringsformen var pnp-transistorn l5l av typ MPS 65l8 och npn-transistorn av typ MPS 65l4. Kompenseringssteget l45 var anslutet för att på ledningen l56 ge en signal för att kompensera vridmomentutsignalen hos det åskåd- liggjorda systemet för ändringar i nivån hos inspänningen från ett batteri eller hos någon annan likströmsspänning, vilken erhålles via ledningen l50.

I den övre vänstra delen av figur 6 mottages insignalen från sekundärspolarna via ledningarna l7, l8 och sändes via ett ingående balanseringsnät 157. Justering av potentiometerns 158 rörliga arm åstadkommer i detta nät den erforderliga balanseringen för att kom- pensera eventuell felanpassninq i spolarna. Den resulterande, kompen- serade signalen sändes sedan via ett impedansbuffertsteg 160 till synkrondetektorn l6l. Såsom visas innefattar synkrondetektorkretsen en första driftförstärkare 162, en analog transmissionsgrindström- ställare 163 samt en andra driftförstärkare l64. Transmissíonsgrind- strömställaren l63 utgöres av en enhet, som har en mycket låg impedans, nämligen av storleksordningen l00 ohm, när den är "till"-slagen eller göres ledande med en logisk l-signal, vilken mottages via ledningen l65 från en oscillatorkrets 166. Strömställaren l63 uppvisar en mycket hög impedans, nämligen av storleksordningen 1012 ohm, då en logisk noll-signal sändes via ledningen l65. Vid den visade utföringsformen utgjordes transmissionsgrindströmställaren l63 av en anordning av typ CD 4066 och oscillatorn utgjordes av en anordning av typ CD 4047.

Oscillatorn ger en grindsignal med frekvensen 200 Hz och detta är även frekvensen för den signal, som mottages från sekundärspolarna via ledningarna l7, l8. En driftförstärkare l67 kopplades på det visa- de sättet såsom ett justeringssteg för att ta ut eventuell obalans vid frekvensen 200 Hz, vilken obalans eljest skulle kunna förekomma i synkrondetektorkretsen l6l.

Såsom visas är en filterkrets l68 anordnad och den innefattar en driftförstärkare 170. Utsiqnalen från filterarrangemanget sändes via ett annat förstärkarsteg l7l för åstadkommande av en momentindike- rande signal på ledningen 172 för matning till momentmätanordningen.

En annan driftförstärkare l73 inkopplades på det visade sättet mellan filtret l68 och steget l7l för att åstadkomma en kalibreringsjustering och för avlägsnande av eventuella likströmskomponenter. Stegen l67 och l73 representerar en form av ”försäkring” för att säkerställa att exakt drift av kretsen skall kunna erhållas även om lâgkvalitetkompo- nenter användes i systemet. Sålunda erfordras stegen l67 och l73 inte 10 15 20 25 30 35 40 7-713852-7 4 10 för lämplig drift av systemet i en produktionsutföringsform.

Såsom angivits tidigare ger oscillatorn 166 en tidsstyrnings- signal via ledningen l65 för reglering av den analoga transmissions- grindströmställaren 163. Denna signal erhålles från oscillatorns ut- tag 11. En likadan signal åstadkommes vid uttaget 10 men denna signal är 1800 fasförskjuten med avseende på signalen vid uttaget ll. Dessa två fasförskjutna signaler ästadkommes på ledningarna 180 och 181 och representeras av vâgformerna 182 och 183. Dessa signaler användes för att driva ett lämpligt växelriktarsteq för matning av den aktiverande signalen till omvandlarens primärlindningar.

I figur 7 antydes mângsidigheten i den nya anordningens använd- ning. Med organ exempelvis såsom mätanordningarna för angivande av hastighet och vridmoment åstadkommes en hastighet/vridmoment-represen- tation i fyra kvadranter, såsom âskädliggöres i figur 7. Vid använd- ning i samband med ett motorfordon, varvid motorn, som driver fordo- nets utgängsaxel, rör sig framåt, representerar kurvan 240 i den första kvadranten hastighet/moment-förhállandet. Då bilen "rullar" nedför med motorn frânkopplad är hastigheten fortfarande positiv men momenttecknet är omkastat och det resulterande hastighet/moment-för- hållandet representeras av kurvan 241 i den fjärde kvadranten. När bilen drives bakåt är både hastighet och moment negativa och hastig- het/moment-kurvan är den, som visas såsom 242 i den tredje kvadranten.

Kurvan 243 i den andra kvadranten visar hastiqhet/moment-relationen vid förhållanden, varvid bilen backar men rullar med motorn frånslagen nedför. Denna information kommer mera till användning i samband med tunga arbetsfordon, t ex bulldozers, lastningsmaskiner osv., varvid dessa olika förhållanden mycket ofta uppträder.

I figur 8 visas ett system för att återge både hastighets- och momentutsignaler på en utgângsmätanordning 24 med en enda detektor 52 och endast ett filter 54 i signalprocessorkretsen. Detta åstadkom- mes genom att strömställarorganet 250 placeras mellan sekundärlind- ningarna 38, 42 hos omvandlaren l0 och detektorns 52 ingàngssida.

Såsom visas kan strömställaren innefatta en dubbelpolig tvävägsström- ställare för effektiv omkoppling av polariteten hos den till detek- torn sända signalen. Detta är analogt med att anordna de i systemet i figur 3 visade summerings- och skillnadsförstärkarna, varvid båda signalerna åstadkommes kontinuerligt. Påverkan av strömställaren 250 medför en omkastning av riktningen hos den signal, som sändes till signalprocessorn, och sålunda kan både hastighet och moment successivt representeras på en enda mätanordning 24. Fackmannen torde inse att LH 10 20 25 30 35 7713852-7 ll strömställarorganet 250, ehuru det representeras av ett enkelt meka- .niskt arrangemang, kan innefatta ett komplicerat system för att ge utsignaler med olika polaritet vid olika tidpunkter till detektor- kretsen. I samband med ett multiplexarrangemang bör en annan mätan- ordning användas för att återge den ytterligare informationen. Det exakta strömställararrangemanqet kan ha olika variationer så länge det åstadkommer återgivning av multipelinformation (t ex hastighet och moment) med endast en enda kanal i bearbetningsarrangemanget.

Fackmannen på omrâdet torde inse att en mindre axiell separation mäste förekomma mellan magnetkärnenheterna. För närvarande anses att separationen mellan den första och den andra samt mellan den andra och den tredje enheten bör uppgå till hälften av delningen på hjulet.

Delningen definieras såsom omkretsen hos den under provning varande axeln ll delad med antalet poler (sex i det âskådliggjorda utförings- exemplet) i magnetkärnenheten.

Pâ samma sätt torde fackmannen på området inse att fastställandet av de förstärkare 50, 5l (figurerna 3 och 5) som är anslutna såsom summeringsförstärkare, och de, vilka är anslutna såsom skillnadsför- stärkare beror på fasen hos den i seriekretsen, inklusive omvandlarens sekundärlindningar 38, 40 utvecklade signalen. En fasändringsström- ställare, t ex strömställaren l69 i figur 6, kan inkluderas för att inställa olika anslutningar hos lindningarna 38, 42 vid prov men en dylik strömställare erfordras inte i produktionsmodeller av systemet.

Systemet avseende den beskrivna och i kraven angivna uppfinningen inkluderar en omvandlare, som är robust och erhåller en utsignal utan användning av släpringar. Själva omvandlaren kan arbeta under extrema temperaturer, exempelvis vid de temperaturer som förekommer i en automobil. Detektorn avläser vridmomentet frân axeln direkt utan att det erfordras någon modifiering av axeln eller något införande av speciella sektioner på axeln. Omvandlaren kan på enkelt sätt monteras i kardanförlängningshuset, såsom beskrivits ovan i samband med figur 4.

Andra fördelar med omvandlaren i systemet enligt uppfinningen är att den inte kan överlastas med alltför stort moment, som appliceras på själva axeln. Enheten är både kompakt och billig vid framställning och ger noggrannhet vid en nivå, som väl lämpar sig för användning vid bilfunktioner, t ex vid indikering av moment, hastighet och effekt.

Vidare kan omvandlaren enligt uppfinningen inte endast användas i samband med hastighets- och/eller momentindikeringar utan den indike- rar dessutom riktningen för moment- och hastighetssignalerna.

Claims (13)

7713852-7 12 Patentkrav

1. l. Anordning för att mäta vridmoment och hastighet hos en rote- rande axel med hjälp av en första elektrisk signal, som varierar såsom en funktion av det på axeln (ll) applicerade vridmomentet, samt en andra elektrisk signal, som varierar såsom en funktion av axelhastigheten, varvid anordningen innefattar en omvandlare (10), inkluderande en första magnetkärnenhet (30), som har en generellt sett cirkulär yttre del (33) och åtminstone fyra radiella polkär- nor (34), vilka sträcker sig inåt från den cirkulära yttre delen mot den roterbara axelns yttre yta, varvid utrymme kvarlämnas för axeln, så att denna kan sträcka sig genom det av polkärnornas än- dar avgränsade utrymmet, ett flertal elektriska lindningar (35), var och en belägen på en av polkärnorna i den första magnetkärnenheten, samt organ för koppling av alla lindningarna i en första elektrisk krets, en andra (31) och en tredje (32) magnetkärnenhet, var och en väsentligen identiskt likadan som den första magnetkärnenheten, varvid varje enhet är försedd med ett flertal motsvarande elektris- ka lindningar (38, 42), som är anordnade på de enskilda polkärnor-* na (37, 41), samt organ för koppling av dessa lindningar hos nämnda andra och tredje magnetkärnenheter i en seriekrets, varvid var och en av polkärnorna i den andra och den tredje kärnenheten är vinkel- förskjuten med avseende på de intilliggande polkärnorna i den första enheten, så att varje polkärna i den andra och den tredje kärnenheten är anordnad vid ett vinkelläge mitt emellan de intill- liggande polkärnorna i den första kärnenheten, samt organ (l5, l6) för matning av en växelströmssignal till den elektriska kretsen för att åstadkomma ett aktiverande flöde från den första magnetkärnenheten, k ä n n e t e c k n a d därav, att den innefattar en signalprocessor (20), vilken inkluderar en summeringskrets (51), som är kopplad till seriekretsen för att åstadkomma den andra elektriska signalen, samt en skillnadskrets (50), som är kopplad till seriekretsen för att åstadkomma den första elektriska signa- len. tomt g organ (52, 53 etc), vilka är kopplade till summeringskretsen och 1; 7713852-7 till skillnadskretsen för att ge axelmoment- och hastighetsinforma- tion allt eftersom nämnda första och andra elektriska signaler mot- tages.

2. Anordning enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d därav, att signalprocessorn innefattar en multiplikatorkrets (56), som är kopplad till både summeringskretsen och skillnadskretsen, varvid multiplikatorkretsen ger en tredje elektrisk signal (på 22), vilken varierar såsom en funktion av den av axeln levererade effekten, samt ett organ (25), som är kopplat till multiplikatorkretsen för att ge effektinformation allt eftersom den tredje elektriska signa- len mottages.

3. Anordning enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d därav, att signalprocessorn innefattar två fullvágsdetektorkretsar (52, 53), som anger absolutvärde, varvid den ena kretsen är kopplad till summe- ringskretsen och den andra är kopplad till skillnadskretsen för âstadkommande av en utsignal, som hör samman med nämnda första och andra elektriska signaler. A

4. Anordning enligt kravet 3, k ä n n e t e c k n a d därav, att signalprocessorn innefattar tvâ lineariseringskretsar (88, 94), varvid varje krets är kopplad till en av fullvâgsdetektorkretsarna.

5. Anordning enligt kravet 4, k ä n n e t e c k n a d därav, att signalprocessorn innefattar två förstärkningsregleringskretsar (90, 95), varvid varje krets är kopplad till en av lineariserings- kretsarna.

6. Anordning enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda organ för matning av en växelströmssignal innefattar ledare, som är lämpliga för anslutning till en konventionell växel- strömskälla, samt en transformator (73), som är inkopplad mellan ledarna och den elektriska krets, som innefattar lindningarna i den första magnetkärnenheten. g

7. Anordning enligt kravet 6, k ä n n e t e c k n a d därav, att den innefattar en likriktarbryggkrets (76), som är kopplad till ledarna för âstadkommande av en likspänning för aktivering av kret- sarna i signalprocessorn.

8. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att organet för matning av en växelströmssignal till den elektriska kretsen innefattar en oscillator (166), att signalprocessorn (20) innefattar en synkrondetektorkrets (161), som är kopplad till serie- kretsen för att ge en momentindikerande elektrisk signal, och att ett organ (24) är kopplat till synkrondetektorkretsen för åstadkom- 7713852-7 111 mande av axe1momentinformation, varvid ett effektmatningssteg (15, 152) är försett med en ingångsans1utning (150) för mottagning av en 1ikspänning samt en utgângsans1utning (154 och jord) för matning av en 1ikspänning i och för aktivering av signa1processorns kretsar.

9. Anordning en1igt kravet 8, k ä n n e t eec k n a d därav, att den innefattar ett kompenseringssteg (155), som är inkopp1at me11an effektmatningssteget och signa1processorkretsarna för att kompensera den momentindikerande e1ektriska signa1en för ändringar i nivån hos den på effektmatningssteget påtryckta potentia1en.

10. Anordning en1igt kravet 8, k ä n n e t e c k n a d därav, att den innefattar ett ba1anseringsnät (157), som är inkopp1at me1- 1an omvand1arens seriekrets och ingângsde1en hos signa1processorn, varvid organ (158) är justerbart anordnade för att kompensera o1ik- heter i omvand1arens 1indningar.

11. Anordning enligt kravet 8, k ä n n e t e c k n a d därav, att synkrondetektorn innefattar en strömstä11are (163), vi1ken ar- betar me11an 1âgimpedans- och högimpedanstilïstând, samt att organ (165) är kopp1ade ti11 osci11atorn för att ändra ti11stândet hos strömstä11aren me11an Iågimpedans- och högimpedansti11stånden.

12. Anordning en1igt kravet 11, k ä n n e t e c k n a d därav, att strömstä11aren (163) utgöres av en ana1og transmissionsgrind- strömstä11are.

13. Anordning enligt kravet 8, k ä n n e t e c k n a d därav, att en fi1terkrets (168) är kopplad ti11 synkrondetektorns utgångs- sida för att ge en fi1trerad momentindikerande 1ikströmssigna1. ÅNFÖRDA PUBLIKATIONER: