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Drehzahlgeber, insbesondere fur Aufzüge Gegenstand der Anmeldung
ist eine Einrichtung zur Drehzahlüberwachung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Einrichtung zu finden,
die nicht nur die Bewegung des Motors, sondern auch die des Fahrkorbes oder einer
analogen bewegten Einheit anzeigt, wartungs- und abnutzungsfrei und in ihren Herstellkosten
wesentlich billiger ist.
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EFi den bekannten Ausführungen wurde die Drehzahlüberwachung z.B.
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mittels Gleich- oder Wechselspannungs-Tachomas chinen durchgeführt
Sie sind ansich und darüber hinaus in ihrem Betrieb teuer, nicht wartungsfrei und
ihre bewegten Teile, wie Lager, Bürsten usw. unterliegen einer permanenten Abnutzung.
eber Reibrad oder Riemen angetriebene Tachomaschinen weisen Schlupf auf, der wieder
zu einer damit verbundenen Ungenauigkeit der überwachungführt. Da bei zu kleiner
Drehzahl die erzeugte Spannung zur Drehzahlüberwachung nicht ausreicht, müssen Zwischengetriebe
mit entsprechender Übersetzung angebracht werden, die weitere wesentliche Kosten
verursachen und wieder nicht stor- und wartungstrei sind.
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Diese Nachteile hat man dadurch iu vermeiden gesucht, dass man Impulsgeber
zum Einsatz brachte. Hier werden Licht-, Magnet-, Schallimpulse usw.
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verwendet. Diese Lösungen sind durch die Verwendung aufwendiger Umformgeräte
teuer und die Umformung bringt wesentliche und in vielen Fällen untragbare Zeitverzögerungen
mit sich.
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Die genannten Nachteile werden erfindungsgemaß dadurch vermieden,
dass man einen Drehzahlgeber verwendet, der aus mindestens einem, an einem drehenden
Teil wie einer Umlenkrolle oder dem Cecchwindiekeitsbegrenzerrad angeordneten Dauermagnet
und mindestens zwei an einem feststehenden Teil angeordneten Spulen besteht, wobei
Dauermagnet und Spulen auf gleichem Teilkreisdurchmesser liegen. Es ist ein besonderer
Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung, dass die Dsuermagnete auf beliebigen sich
drehenden Teilen, Scheiben, Rädern oder dergl. angebracht werden können,
Die
Anordnung von Dauermagneten und Spulen zueinander erfolgt dabei 80, dass nach Gleichrichtung
die Spannungszeittlache nie Null wird.
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Dies ist auch bei der Anordnung von zwei um 1800 versetzten Spulen
der Fall, da das Streufeld des Dauerngneten ein Absinken auf Null verhindert. Besonders
vorteilhaft ist es dabei, dass sich durch eine entsprechende Anzahl von Dauermagneten
und Spulen auch langsame Bewegungsvorgange analog erfassen lassen.
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Während bei den bekannten Ausführungen nur die Bevegung des Motors
überwacht wird, kann z.B. bei der Anwendung für Aufzüge bei der der Fahrkorb bei
laufendem Motor, aber durchrutschenden Seilen stillstehen kann, durch Anordnung
der Dauermegnete auf einem direkt oder indirekt mit dem Fahrkorb verbundenen drehenden
Teil nunmehr auch dieser Betriebsvorgang überwacht und der Antrieb abgeschaltet
werden.
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Als besondere Vorteile dieser Ausführung ergeben sich darüber hinaus:
Die Ausgangsspannung ist der Drehzahl proportional.
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Der Drehzahlgeber ist keiner Abnutzung unterworfen und daher vollkommen
wartungsfrei.
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Da keine Riemen oder Zahnräder verwendet werden, wird die Welle des
Antriebsrades nicht zusätzlich belastet.
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Die Übertragungsleitungen sind unempfindlich gegen Störeinflüsse.
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Da sich das Spulensystem leicht vergießen läßt, ist es auch unter
ungünstigen Umgebungseinflüssen jederzeit benutzbar.
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Weitere wirtschaftliche Vorteile ergeben sich durch das Wegfallen
von Impulsumformgeräten und die Tatsache, dass sämtliche Bauteile als Serienerzeugnisse
im Handel erhältsich sind.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung ist in den Abb. 1 - 4 ein
AustahrungsbeAßpiei dgrgestellt und zwar zeigen Abb. 1 die Abbildung der richtung
am Rad des Geschwindigkeitsbegrenzers in Aut- und Seitenriß Abb. 2 den Schaltplan
Abb. 3 die Anordnung von 2 Dauermagneten auf einem angenommenen Radius Abb, 4 ein.
ßtu'd'es Auswertegerätes.
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In Abb. 1 sind die mit 1 bezeichneten Dauermagnete symmetrisch am
Rad 2 des Reglers angeordnet. Ihnen gegenüber sind auf gleichem Teilkreisdurchmesser
tünf Spulen 3 Teil einer Leiterplatte 4. Diese ist als gedruckte Schaltung ausgebildet
und beinhaltet zehn Dioden 5, sowie einen Siebkondensator 6 ( s. Schaltplan Abb.
2 ). Die Leiterplatte 4 ist an einer Halterung 7 befestigt, die ihrerseits an der
Lagerung 8 des Gesehwindigkeitsbegrenzers festgenacht ist. Der Abstand der drehenden
Dauermagnete 1 von den feststehenden Spulen 3 ist dabei so klein gehalten, als dies
die Herstelltoleranzen zulassen. Damit ist ein Maximum hinsichtlich Form und Höhe
der Ausgangsspannung erreicht.
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In der in Abb. 2 dargestellten zugehörigen Schaltung sind die den
Dauermagneten 1 zugekehrten Enden der Spulen 3 miteinander verbunden.
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Die anderen Enden sind mit den Dioden 5 zu einer F0nrphasen-Gleichrichterbrücke
verschaltet. Zwischen den beiden Ausgangen plus und minus ist der Siebkondensator
6 geordnet.
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Abb. 3 zeigt das Entstehen einer ungesiebten Gleichspannung. Der Einfachheit
halber ist die Ausgangsspannung als reine Sinusspannung dargesteflt, wobei ferner
von der Voraussetzung ausgegangen wird, dass eine volle Periode räumlich 600, d.h.
den Weg vom Durchgang eines Dauermagneten durch einen Punkt 60 vor der Achse von
Spule 31 bis zum Durchgang durch einen Punkt 6° nach der Achse von Spule 35, umfasst,
Die Dauermagnete 1 liegen auf einem fiktiven Radius, ebenso die fünf Spulen 31 -
35.
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Betrachtet wird nur der Bereich von räumlich 60°, d.h. die Zone, innerhalb
der mindestens ein Magnet sämtliche 5 Spulen Aberstreicht vorbei sich die Dauermagnete
11 und 12 im Uhrzeigersinn mitbewegen.
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Die Schritte werden mit A - E, die zugehörigen Kurven mit A' - E'
beseichnet. Zur Vereinfachung wird ferner nur die bereits gleichgerichtete induzierte
Wechelspannung betrachtet.
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Bei Schritt A z.B. bovegt sich ein Dauermagnet 12 unter dem Zentrum
der Spule 33 vorbei. Kurve A' hat also eben den Wert 0 erreicht. Im weiteren Verlauf
der Bewegung werden die Dauermagnete 11 und 12 um
3600 = 60 auf
ihrem fievegungsradius nach rechts verschoben zu Standort 12 5 B, d.h. Dauermagnet
11 befindet sich jetzt im Zentrum der Spule 31.
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Die Spannungskurve Bt hat den Nullpunkt erreicht und liegt damit um
einen gewissen Winkel, der abhängig ist von der Dauer einer Periode und damit vom
konstruktionsbedingten magnetischen Kreis, im dargestellten Fall also um $ = 720,
elektrisch gegen Kurve A' verschoben. Die weitere Verschiebung um 60 bringt Dauermagnet
12 unter Spule 34 zum Standort C und damit Spannungskurve C' zum Nulldurchgang.
Dasselbe wiederholt sich während der nachsten Bewegung von Dauermagnet 11 um 60
unter Spule 32 zum Standort D und snsehließend wieder Dauermagnet 12 unter Spule
35 zum Standort E und damit zum Nulldurchgang von Kurve Et. Die in den einzelnen
Spulen induzierten Spannungen sind in diesem Fall also um jeweils 2 Jr elektrisch
verschoben, während die Dauermagnete in einem rfiumlicRen Abstand von 3600 / 12
- 300 und die Spulen in einem raumlichen Abstand von 3600 . 2 = 12° angeordnet sind.
12v5 Ansich wäre auch ein räumlicher Abstand von 60 möglich, wobei dann derselbe
Dauermagnet nacheinander alle fflnf Spulen bestreichen würde.
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Dies ist aus Platzgründen jedoch oft nicht möglich, weshalb in obigem
Beispiel zwei Dauermagnete in einem Bereich von 600 im Wechsel in den Spulen die
Spannungen induzieren.
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Im gewählten Beispiel ergeben sich also bei einer Umdrehung des Rades
des Geschwindigkeitsbegrenzers als Summe der von allen Magneten in allen Spulen
induzierten Spannungen und nach Gleichrichtung 5x12x2 = 120 Halbwellen, d.h. eine
Oberwellenfrequenz von 1=0/ Umdrehung. Unter der Annshme, dass sich der Aufzug bei
kleinster Geschwindigkeit mit ca. 5 cm/sec. bewegt und das Rad des Geschwindigkeitsbegrenzers
einen Durchmesser von 27 cm llat, ergibt sich damit -1 eine Oberwellenfrequenz von
ca. 7 sec. , die noch mit einem kleinen Aufwand an Siebmitteln zu beherrschen ist.
Die Enddrehzahl ist nur begrenzt durch die Grenzdrehzahl des zu überwachenden Maschinenteiles.
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Abb. 4 zeigt eine ansich bekannte Schaltung als Einzelstufe von mehreren
möglichen Stufen des Auswertgerätes. Das Auwertgerät kann also mehrstufig, d.h.
für verschiedene Geschwindigkeiten ausgelegt werden Das Meßprinzip besteht grundsätzlich
aus dem Vergleich des vom Drehzahlgeber als Eingangsspannung gelieferten Istwertes
mit einer im Gerät erzeugten Referenzepannung als Sollwert. Die Versorgungssapnnung
wird ebenfalls im Gerät erzeugt. Maßgebend für die Geniuigkeit ist neben der Referenzspannung
vor allem die Empfindlichkeit des Vergleichsorgans, weshalb im vorliegenden Falle
hochwertige Operationsverstärker zum Einsatz kommen. Die Versorgungsspanflung der
Operationsverstärker 9 ist ebenso stabilisiert wie auch die Referenzspannung. Bei
fehlender Meßspannung erhalt der Operationsverstärker 9 über einstellbaren Spannungsteiler
mit den Widerständen 10, 11, 12 und den Vergleichwiderständen 13 positive Spannung
an Eingang. Die andere Eingangseite liegt auf Nulipotential. Über Widerstand 14
erhält Transistor 15 positive Spannung an der Basis, ist damit leitend und Relais
16 hat angezogen. Die Dioden tr, ia und 19 begrenzen die Steuerspannung am Operationsverstärker
9 und Transistor 15 au? ca, 700 mV und verhindern dadurch eine Beschädigung dieser
Bauteile.
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Steigt nun die vom Drehzahlgebar kommende Meßspannung an und übersteigt
die Referenzspannung am Widerstand 11 dann erhielt der Operationsverstärker 9 am
Eingang eine negative Spannung, seine Ausgangsspannung wird ebenfalls negativ, Transistor
15 sperrt und Ausgangsrelais 16 fällt ab. Dieser Vorgang läuft bei der vorliegenden
Schaltung schon bei einer Differenz von - 0,2 mV zwischen Meß- und Referenzspannung
ab, weshalb au? irgendwelche Kippschaltungen zur schnellen Durchsteuerung von Transistor
15 sersichtet werden kann.