DE2131627A1 - Accelerometer for measuring angular accelerations - Google Patents
Accelerometer for measuring angular accelerationsInfo
- Publication number
- DE2131627A1 DE2131627A1 DE19712131627 DE2131627A DE2131627A1 DE 2131627 A1 DE2131627 A1 DE 2131627A1 DE 19712131627 DE19712131627 DE 19712131627 DE 2131627 A DE2131627 A DE 2131627A DE 2131627 A1 DE2131627 A1 DE 2131627A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- rotor
- windings
- torque generator
- stator
- accelerometer according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/13—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by measuring the force required to restore a proofmass subjected to inertial forces to a null position
- G01P15/132—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by measuring the force required to restore a proofmass subjected to inertial forces to a null position with electromagnetic counterbalancing means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/0888—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values for indicating angular acceleration
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
- G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
- G05D1/0875—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted to water vehicles
Description
Beschleunigungsmesser zum Messen von Winkelbeschleunigungen Die Erfindung bezieht sich auf einen Beschleunigungsmesser zum Messen von Winkelbeschleunigungen, bestehend aus einem in einem Stator drehbar gelagerten Rotor, einem induktiven Fühler, der eine Verstellung des Rotors in bezug auf eine gegenüber dem Stator festgelegte BezagßsteLlung mißt, und einem induktiven Drehmomentereuger mit zwei Wicklungen, die derart angeordnet sind, daß sie auf den Rotor ein Drehmoment ausüben, das der auf den Stator einwirkenden Winkelbeschleunigung proportional ist, um den Rotor etwa in der Bezugsstellung zu halten, und mit einer Ausgangseinrichtung, die ein dem Drehmoment proportionales Signal liefert.Accelerometer for measuring angular accelerations The invention refers to an accelerometer for measuring angular accelerations, consisting of a rotor rotatably mounted in a stator, an inductive sensor, the one adjustment of the rotor with respect to a fixed relative to the stator BezagßsteLlung measures, and an inductive torque converter with two windings, which are arranged so that they exert a torque on the rotor that the angular acceleration acting on the stator is proportional to the rotor about to hold in the reference position, and with an output device that is a supplies a signal proportional to the torque.
Derartige Beschleunigungsmesser finden beispielsweise in Schiffen Verwendung. Um die Schlinger- oder Rollbewegung eines Schiffes stabilisieren zu können, muß man fortlaufend die Werte für den Rollwinkel, die Rollgeschwindigkeit und die Rollbeschleunigung kennen. Mit Integrierverstärkern kann man durch aufeinanderfolgende Integration aus der gemessenen Rollbeschleunigung die Rollgeschwindigkeit und den Rollwinkel bestimmen. Man braucht daher lediglich die Rollbeschleunigung hinreichend gut zu messen.Such accelerometers can be found in ships, for example Use. To stabilize the rolling or rolling motion of a ship you have to continuously check the values for the roll angle and roll speed and know the roll acceleration. With integrating amplifiers one can go through successive Integration of the measured roll acceleration, the roll speed and the Determine roll angle. All that is needed is the roll acceleration to be sufficient easy to measure.
Bei einem bekannten Beschleunigungsmesser ist der Rotor in einem Stator frei drehbar angeordnet. Der Stator ist an dem Gebilde oder dem Gegenstand, dessen Winkelbeschleunigung gemessen werden soll, befestigt. Wenn der Stator einer Beschleunigung ausgesetzt wird, führt der Rotor infolge seines Trägheitsmomentes eine Verstellung oder Verschiebung gegenüber dem Stator aus. EinMeßfühler stellt die Verstellung fest. Über eine Regelschaltung und einen Drehmomenterzeuger wird ein auf den Rotor einwirkendes Moment erzeugt, das den Rotor in einer auf den Stator bezogenen Bezugsstellung zu halten sucht. Das Drehmoment ist der Winkelbeschleunigung proportional. Eine Anzeige des Drehmoments gibt daher eine Anzeige der Winkelbeschleunigung.In a known accelerometer, the rotor is in a stator arranged freely rotatable. The stator is on the structure or the Object whose angular acceleration is to be measured, attached. If the Stator is subjected to acceleration, the rotor leads due to its moment of inertia an adjustment or displacement with respect to the stator. A probe provides the adjustment fixed. A control circuit and a torque generator are used a moment acting on the rotor is generated, which causes the rotor to act on the stator seeks to maintain the related reference position. The torque is the angular acceleration proportional. An indication of the torque therefore gives an indication of the angular acceleration.
Die bekannten Beschleunigungsmesser weisen jedoch beim Gebrauch Unzulänglichkeiten auf. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Aufbau eines Beschleunigungsmessers anzugeben, bei dem die Nachteile der bekannten Beschleunigungsmeßgeräte nicht auftreten und der eine hohe Empfindlichkeit und Genauigkeit hat.The known accelerometers, however, have shortcomings in use on. The invention is therefore based on the object of constructing an accelerometer indicate in which the disadvantages of the known accelerometers do not occur and which has high sensitivity and accuracy.
Gemäß der Erfindung ist der eingangs beschreibene Beschleunigungsmesser dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler und der irehmomenterzeuger an dem Stator befestigt sind und eine begrenzte Drehbewegung des Rotors gegenüber dem Stator zu lassen, daß der Fühler und der Drehmomenterzeuger jeweils transversal von einem mitarbeitenden Teil des Rotors angeordnet sind, daß der Fühler zum differenziellen Ändern der durch die beiden Wicklungen fließenden Ströme mit dem Drehmomenterzeuger verbunden ist und daß der Abstand zwischen dem Drehmomenterzeuger und dem mit diesem zusammenarbeitenden Teil des Rotors betrachtlich größer ist als der Abstand zwischen dem Fühler und dem mit jenem zusammenarbeitenden Teil des Rotors.According to the invention is the accelerometer described in the opening paragraph characterized in that the sensor and the torque generator on the stator are attached and a limited rotational movement of the rotor relative to the stator let that the probe and the torque generator each transversely of one cooperating part of the rotor are arranged that the sensor to the differential Using the torque generator to change the currents flowing through the two windings is connected and that the distance between the torque generator and the with this cooperating part of the rotor is considerably larger than the distance between the feeler and that part of the rotor that works together.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel arbeiten der Fühler und der Drehmomenterzeuger mit demselben Teil des Rotors zusammen.In a preferred embodiment, sensors and operate the torque generator cooperates with the same part of the rotor.
Vorzugsweise ist dem Fühler eine Magnetflußschwingungsquelle zugeordnet, die derart angeordnet ist, daß eine Drehbewegung oder Verstellung des Rotors in bezug auf den Stator den magnetischen Widerstand zwischen der Quelle und dem Fühler ändert. Der Fühler ist über einen phasenempfindlichen Detektor mit dem Drehmomenterzeuger verbunden, um die durch die beiden Wicklungen des Drehmomenterzeugers fließenden Ströme differenziell derart zu ändern, daß sie auf den Rotor ein Drehmoment ausüben, das der auf den Stator einwirkenden Winkelbeschleunigung proportional ist.A magnetic flux oscillation source is preferably assigned to the sensor, which is arranged such that a rotary movement or displacement of the rotor in with respect to the stator, the magnetic reluctance between the source and the sensor changes. The sensor is connected to the torque generator via a phase sensitive detector connected to the flowing through the two windings of the torque generator To change currents differentially in such a way that they exert a torque on the rotor, which is proportional to the angular acceleration acting on the stator.
Vorzugsweise ist der Rotor in Luftlagern in dem Stator angeordnet, so daß der Widerstand des Rotors gegenüber Drehbeschleunigungen um seine Achse äußerst klein ist.The rotor is preferably arranged in air bearings in the stator, so that the resistance of the rotor to rotational accelerations around its axis is extreme is small.
Bei dem Fühler kann es sich um einen elektromagnetischen Fühler handeln. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Stab aus ferromagnetischem Material an dem Rotor in einer quer zur Drehachse verlaufenden Richtung befestigt.The sensor can be an electromagnetic sensor. In a preferred embodiment, a rod is made of ferromagnetic material attached to the rotor in a direction transverse to the axis of rotation.
Der Fühler kann zwei Wicklungen enthalten, die auf derselben Seite des Stabs und im gleichen Abstand von der Rotordrehachse an sich gegenüberliegenden Stellen auf dem Stator befestigt sind. Eine dritte Wicklung, die mit einer oszillierenden Spannung gespeist wird, ist im gleichen Abstand von den beiden ersten Wicklungen angeordnet. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Wicklung identisch. Wenn der Stab von den beiden Wicklungen gleich weit entfernt ist, sind die in ihnen induzierten Spannungen gleich groß. Wenn sich der Rotor und der Stab gegenüber dem Statpr verstellen, ändern die sich in den Wicklungen induzierten Spannungen differenziell.The sensor can contain two windings on the same side of the rod and at the same distance from the rotor axis of rotation on opposite sides Places on the stator are attached. A third winding made with an oscillating one Voltage is fed is at the same distance from the first two windings arranged. The first and second windings are preferably identical. if the rod is equidistant from the two windings are those induced in them Tensions are the same. If the rotor and the rod are misaligned with respect to the stat the voltages induced in the windings change differentially.
Die differenziell vereinigten Spannungen der Wicklungen bilden ein Signal, das der Verstellung entspricht. The differentially combined tensions of the windings form a Signal that corresponds to the adjustment.
Die beiden Wicklungen des Drehmomenterzeugers können auf derselben Seite des Stabs an Stellen des Stators befestigt sein, die gleichweit von der Rotordrehachse entfernt sind und auf entgegengesetzten Seiten der Rotordrehachse liegen. The two windings of the torque generator can be on the same Side of the rod to be attached to points on the stator that are equidistant from the axis of rotation of the rotor are removed and are on opposite sides of the rotor axis of rotation.
Die Wicklungen können mit Strömen gespeist werden, deren Summe konstant ist, die sich jedoch differenziell in Übereinstimmung mit dem Signal von dem Fühler ändern. Mit den Wicklungen können Widerstände in Reihe geschaltet sein. Die Ausgangseinrichtung ist an diese Widerstände derart angeschlossen, daß das Ausgangssignal der Differenz zwischen den an den Widerständen liegenden Spannungen proportional ist. The windings can be fed with currents, the sum of which is constant is, however, differentially in accordance with the signal from the sensor change. Resistors can be connected in series with the windings. The exit facility is connected to these resistors in such a way that the output signal is the difference between the voltages across the resistors is proportional.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Figuren beschrieben. A preferred embodiment of the invention is based on Figures described.
Die Fig. 1 zeigt einen nach der Erfindung ausgebildeten Beschleunigungsmesser im Längsschnitt. Fig. 1 shows an accelerometer designed according to the invention in longitudinal section.
Die Fig. 2 ist eine Stirnansicht des in der Fig. 1 dargestellten Beschleunigungsmessers. FIG. 2 is an end view of that shown in FIG Accelerometer.
Die Fig. 3 zeigt ein Schaltbild eines Fühlers und eines Drehmomenterzeugers für den in der Fig. 1 dargestellten Beschleunigungsmesser.3 shows a circuit diagram of a sensor and a torque generator for the accelerometer shown in FIG.
Die Fig. 4 zeigt den Signalverlauf an verschiedenen Stellen der in der Fig. 3 dargestellten Schaltungsanordnung. FIG. 4 shows the signal curve at various points in the in the circuit arrangement shown in FIG. 3.
Die Fig. 5 zeigt den Drehmomenterzeuger. Fig. 5 shows the torque generator.
Die Fig. 6 zeigt eine Anordnung zum Stabilisieren eines Schiffes mit einem entsprechend den Darstellungen in den Fig. 1 bis 5 ausgebildeten Beschleunigungsmesser.Fig. 6 shows an arrangement for stabilizing a ship with an accelerometer designed as shown in FIGS. 1 to 5.
Der anhand der Zeichnungen beschriebene Beschleunigungsmesser enthält einen dynamisch ausbalancierten Rotor 11, der sowohl in radialer als auch in axialer Richtung von Luftlagern 13 in einem Stator 12 getragen wird. An dem Rotor 11 ist ein ausbalancierter rechteckförmiger Stab 14 aus Weicheisen befestigt. Die gesamte Rotoranordnung ist somit ausbalanciert. Der Weicheisenstab 14 ist zwischen einem an dem Stator befestigten Fühler 15 und einem ebenfalls an dem Stator angebrachten Drehmomenterzeuger 16 angeordnet. Der Fühler 15 stellt Verschiebungen des Rotors gegenüber dem Stator fest, und der Drehmomenterzeuger 16 kann auf den Stab 14 und somit auf den Rotor 11 ein Drehmoment ausüben.The accelerometer described with reference to the drawings contains a dynamically balanced rotor 11, both in radial and in axial Direction of air bearings 13 is carried in a stator 12. Is on the rotor 11 a balanced rectangular rod 14 made of soft iron attached. The whole The rotor arrangement is thus balanced. The soft iron rod 14 is between one attached to the stator sensor 15 and one also attached to the stator Torque generator 16 arranged. The sensor 15 represents displacements of the rotor with respect to the stator fixed, and the torque generator 16 can on the rod 14 and thus exerting a torque on the rotor 11.
Schwank-, Eebe- und Stoßbewegungen erzeugen Linearbeschleunigungen, während Gier-, Stampf- und Rollbewegungen Winkelbeschleunigungen zur Folge haben. Da die aus dem eigentlichen Rotor 11 und dem Stab 14 bestehende Rotoranordnung vollkommen ausbalanciert ist, tritt bei Linearbeschleunigungen keine Verschiebung oder Verstellung des Rotors auf. Durch Gier- und Stampfbe~wegungen hervorgerufene Winkelbesehleunigungen werden durch die Steifigkeit der Lagerung abgehalten.Staggering, leveling and shock movements generate linear accelerations, while yaw, pitch and roll movements result in angular accelerations. Since the rotor assembly consisting of the actual rotor 11 and the rod 14 is completely is balanced, there is no displacement or adjustment in the case of linear accelerations of the rotor. Angular accelerations caused by yaw and pitch movements are held back by the rigidity of the bearing.
Die axiale und radiale Lagersteifigkeit kann mehr als 16.000 kg/cm (100.000 pounds/inch) betragen. Infolge der geringen Reibung der Luftlager setzt der Rotor Rotationsbeschleunigungen um seine Achse einen außerordentlich kleinen Widerstand entgegen. Der Besehleunigungsmesser ist daher äußerst empfindlich.The axial and radial bearing rigidity can exceed 16,000 kg / cm (100,000 pounds / inch). As a result of the low friction the air bearing sets The rotor's rotational accelerations around its axis are extremely small Opposition. The accelerometer is therefore extremely sensitive.
Der Fühler 15 enthält einen E-förmigen Kern, dessen Schenkel jeweils eine Wicklung 17, 18 bzw. 19 tragen. Der Kern ist in bezug auf den mittleren Schenkel symmetrisch ausgebildet, und die Wicklungen 17-und 19 sind identi9ch.The sensor 15 contains an E-shaped core, each of whose legs carry a winding 17, 18 and 19 respectively. The core is in relation to the middle leg is symmetrical, and the windings 17 and 19 are identical.
Die Wicklung 18 ist an die Ausgangsklemmen eine Oszillators 20 angeschlossen. Wenn der Stab 14 parallel zu den Stirnflächen der Schenkel verläuft, ist der magnetische Widerstand in den magnetischen Kreisen zwischen den Wicklungen 18 und 17 sowie zwischen den Wicklungen 18 und 19 gleich groß. Die Schenkel, auf denen si9h die Wicklungen 17 und 19 befinden, werden daher von dem gleichen Magnetfluß durchflossen, so daß in den Wicklungen 17 und 19 identische Spannungen erzeugt werden. Wenn'sich der Stab 14 gegenüber dem Stator verschiebt, nimmt der Magnetfluß in den Schenkeln ungleiche Werte an, da jetzt der magnetische Widerstand zwischen den Wicklungen 18 und 17 von dem magnetischen Widerstand zwischen den Wicklungen 18 und 19 abweicht. In den Wicklungen 17 und 18 werden daher unterschiedliche Spannungen erzeugt. Die Wicklungen sind derart angeordnet, daß die erzeugten Spannungen in Phase mit der Oszillatorspannung sind.The winding 18 is connected to the output terminals of an oscillator 20. When the rod 14 is parallel to the end faces of the legs, the one is magnetic Resistance in the magnetic circuits between windings 18 and 17 and between the windings 18 and 19 are the same size. The legs on which the windings are located 17 and 19 are located, are therefore traversed by the same magnetic flux, so that identical voltages are generated in the windings 17 and 19. If that's the one Rod 14 moves with respect to the stator, the magnetic flux in the legs increases unequal Values because now the magnetic resistance between the windings 18 and 17 differs from the magnetic resistance between the windings 18 and 19. In the Windings 17 and 18 therefore produce different voltages. The windings are arranged so that the generated voltages are in phase with the oscillator voltage are.
Die Wicklungen 17 und 19 sind an die Eingangsklemmen eines Differenzen-verstärkers 21 angeschlossen. Das Ausgangssignal des Differenzenverstärkers ist entweder in Phase oder in Gegenphase mit dem Ausgangssignal des Oszillators 20. Dies hängt davon ab, ob die Spannung an der Wicklung 19 oder die Spannung an der Wicklung 17 größer ist. Dies hängt wiederum von der Drehrichtung des Stabs 14 ab. Die Amplitude des Ausgangssignals des Differenzenverstärkers hängt von dem Betrag der Verschiebung oder Verstellung des Stabs 14 ab.The windings 17 and 19 are connected to the input terminals of a differential amplifier 21 connected. The output of the differential amplifier is either in Phase or in antiphase with the output of the oscillator 20. It depends whether the voltage on winding 19 or the voltage on winding 17 is greater is. This in turn depends on the direction of rotation of the rod 14. The amplitude of the Output signal of the differential amplifier depends on the amount of shift or adjustment of the rod 14 from.
Das Ausgangssignal des Differenzenverstärkers 21 wird dem Kollektor eines Transistors 22 zugeführt, der als Synchrondetektor arbeitet. Die Basis 23 des Transistors 22 ist über einen Widerstand 24 an die eine Ausgangsklemme des Oszillators 20 angeschlossen.The output of the differential amplifier 21 becomes the collector a transistor 22 which operates as a synchronous detector. The base 23 of transistor 22 is connected via a resistor 24 to one output terminal of the oscillator 20 connected.
Während der positiven Halbperiode des Oszillatorausgangssignals ist der Basis-Emitter-Übergang des Transistors 22 in Vorwärtsrichtung vorgespannt, so daß der Eollektor-Emitter-Kreis des Transistors leitend ist. Während der negativen Halbperiode ist der Basis-Emitter-Übergang des Transistors 22 in Rückwärtsrichtung vorgespannt, so daß der Eollektor-Emitter-Ereis des Transistors gesperrt ist. Der Transistor 22 läßt daher das Bu Ausgangssignal des Differenzenverstärkers nur während positiver Halbperioden des Ossillatorausgangssignals durch. Bei einer Verstellung oder Verdrehung des Stabs in der einen Richtung werden daher von dem Transistor die positiven Halbperioden des Ausgangssignals des Differenzenverstärkers und bei einer Verstellung in der anderen Richtung die negativen Halbperioden weitergeleitet.During the positive half cycle of the oscillator output signal is the base-emitter junction of transistor 22 is forward biased so that the collector-emitter circuit of the transistor is conductive. During the negative Half period is the base-emitter junction of the transistor 22 in the reverse direction biased so that the collector-emitter circuit of the transistor is blocked. Of the Transistor 22 therefore leaves the Bu output signal of the differential amplifier only during positive half-cycles of the ossillator output signal. With an adjustment or twisting the rod in one direction will therefore be affected by the transistor the positive half-cycles of the output signal of the differential amplifier and at an adjustment in the other direction, the negative half-periods are passed on.
Das Ausgangssignal des Transistors wird einer Glättungsschaltung zugeführt, die einen Widerstand 25 und einen großen Kondensator 26 enthält. Die Glättungsschaltung erzeugt ein geglättetes Gleichstromsignal, dessen Betrag von der Größe der Verstellung des Rotors und dessen Polarität von dem Richtungssinn der Verstellung abhängt.The output signal of the transistor is fed to a smoothing circuit, which includes a resistor 25 and a large capacitor 26. The smoothing circuit generates a smoothed direct current signal, the amount of which depends on the size of the adjustment of the rotor and its polarity depends on the direction of the adjustment.
Das geglättete Signal wird einem Verstärker 27 mit einem frequenzabhängigen Phasenvorhalt zugeführt, der eine stabilisierende Wirkung ausübt, wie es in der Regelungstechnik allgemein üblich ist.The smoothed signal is an amplifier 27 with a frequency-dependent Phase lead supplied, which has a stabilizing effect, as in the Control engineering is common.
Das Ausgangs signal des Verstärkers 27 wird einem emittergekoppelten Gegentakt-Leistungsverstärker 28 mit einer Eonstantstromschaltung 29 in dem gemeinsamen Emitterzweig zugeführt. Dabei wird das Ausgangssignal des Verstärkers 27 an die Basen der emittergekoppelten Transistoren 30 und 34 gelegt.The output signal of the amplifier 27 is an emitter-coupled Push-pull power amplifier 28 with a constant current circuit 29 in the common Emitter branch fed. The output signal of the amplifier 27 is sent to the Bases of the emitter-coupled transistors 30 and 34 are laid.
Der Drehmomenterzeuger 16 enthält einen E-förmigen Kern mit drei Wicklungen 31, 32 und 33, die-auf den drei Schenkeln des Kerns angeordnet sind. Die identischen Wicklungen 31 und 32 sind in die Kollektorzweige der Transistoren 30 und 34 geschaltet. Infolge der Wirkung der Stromkonstantschaltung 29 wird die Summe der Ströme I1 und I2 in den Eollektorzweigen konstant gehalten. Mit den Wicklungen 31 und 32 in den Kollektorzweigen ist jeweils ein Widerstand 35 und 36 in Reihe geschaltet. Die Widerstände 35 und 36 sind gleich groß, so daß der an ihnen auftretende Spannungsabfall den Strömen I1 und I2 proportional ist.The torque generator 16 includes an E-shaped core with three windings 31, 32 and 33 which are arranged on the three legs of the core. The identical Windings 31 and 32 are connected in the collector branches of the transistors 30 and 34. As a result of the action of the constant current circuit 29, the sum of the currents I1 and I2 held constant in the collector branches. With the windings 31 and 32 in the Collector branches are each a resistor 35 and 36 connected in series. The resistances 35 and 36 are the same size, so that the voltage drop that occurs across them is the Currents I1 and I2 is proportional.
Die Spule 33 ist direkt an die Gleichspannungsquelle 37 angeschlossen und wird daher von einem konstanten Strom 13 durchflossen.The coil 33 is connected directly to the DC voltage source 37 and is therefore traversed by a constant current 13.
In der Fig. 5 sind der Drehmomenterzeuger 16, der Stab 14 und die von den Strömen I1 , I2 und 13 erzeugten Kraftlinien dargestellt. Da im Vergleich zu den Bewegungen, denen der Stab ausgesetzt ist, der Luftspalt zwischen dem Stab und dem Drehmomenterzeuger groß ist, bleibt der magnetische Widerstand in den Magnetkreisen zwischen den Wicklungen effektiv konstant.In Fig. 5, the torque generator 16, the rod 14 and the Lines of force generated by currents I1, I2 and 13 are shown. As in comparison to the movements to which the rod is subjected, the air gap between the rod and the torque generator is large, the magnetic resistance remains in the magnetic circuits effectively constant between the windings.
Die Eraftflußdichte oder magnetische Induktion in dem mittleren Schenkel kann man wie folgt ausdrücken: 3 = 33 + 32 + 31 Dabei ist 031 der Fluß in dem Schenkel mit der Wicklung 33, der von dem durch die Wicklung 31 -fließenden Strom I1 erzeugt wird, 32 der Fluß in dem Schenkel mit der Wicklung 33, der von dem durch die Wicklung 32 fließenden Strom I2 erzeugt wird, usw. Somit gilt: 3 = K'I3 + K1I2 + K1I1 = K'I3 + K1 (I2 + I1) Dabei ist K1 eine Konstante, die von dem magnetischen Widerstand in dem magnetischen Kreis zwischen den Wicklungen 31 und 33 sowie 32 und 33 abhängt, und K' eine Konstante.The force flux density or magnetic induction in the middle leg can be expressed as follows: 3 = 33 + 32 + 31 where 031 is the flow in the leg with the winding 33, which is generated by the current I1 flowing through the winding 31 becomes, 32 the flux in the leg with the winding 33 that of that through the winding 32 flowing current I2 is generated, etc. Thus: 3 = K'I3 + K1I2 + K1I1 = K'I3 + K1 (I2 + I1) where K1 is a constant determined by the magnetic Resistance in the magnetic circuit between windings 31 and 33 and 32 and 33 depends, and K 'is a constant.
Da 13 und Ii + I2 konstant sind, ist auch ß3 konstant. Der mittlere Schenkel übt auf den Stab kein Drehmoment aus.Since 13 and Ii + I2 are constant, ß3 is also constant. The middle one Leg exerts no torque on the rod.
Die Kraftflußdichte in dem Schenkel mit der Wicklung 31 wird durch den folgenden Ausdruck beschrieben: ß1 = #11 + #12 + #13 = K2I1 -K3I2 + K1I3 Dabei sind K2 und K3 Konstanten. In ähnlicher Weise ist die Kraftflußdichte in dem Schenkel mit der Wicklung 32 durch den folgenden Ausdruck gegeben: ß2 = #22 + #21 + #23 = K2I2 -K3I1 + K1I3.The force flux density in the leg with the winding 31 is through the following expression is described: ß1 = # 11 + # 12 + # 13 = K2I1 -K3I2 + K1I3 where K2 and K3 are constants. Similarly, the force flux density is in the leg with winding 32 is given by the following expression: ß2 = # 22 + # 21 + # 23 = K2I2 -K3I1 + K1I3.
Die Kraft, die von dem Schenkel mit der Wicklung 31 auf den Stab ausgeübt wird, ist ß12 proportional, und die Kraft, die von dem Schenkel mit der Wicklung 32 auf den Stab ausgeübt wird, ist ß22 proportional. Das auf den Stab ausgeübte Drehmoment 2 ist daher ß12 - ß22 22 proportional. Somit gilt: T = K4 [ß1 + ß2] . [ß1 - ß2] Dabei ist K4 eine Konstante. The force exerted on the rod by the leg with the winding 31 is proportional to β12, and the force exerted on the rod by the leg with the winding 32 is proportional to β22. The torque 2 exerted on the rod is therefore proportional to ß12 - ß22 22. Thus: T = K4 [ß1 + ß2]. [ß1 - ß2] where K4 is a constant.
Dabei ist K eine Konstante, da I1 + I2 konstant ist.Here, K is a constant because I1 + I2 is constant.
Die einen Enden der beiden Widerstände 35 und 36 sind an Ausgangsklemmen 40 und 41 angeschlossen. Da der Spannungsabfall an den Widerständen 35 und 36 den Strömen I1 und I2 proportional ist, tritt an den Ausgangsklemmen 40 und 41 eine Spannung auf, die 11 - I2 und somit dem auf den Stab ausgeübten Drehmoment proporational ist.One ends of the two resistors 35 and 36 are connected to output terminals 40 and 41 connected. Since the voltage drop across resistors 35 and 36 the If currents I1 and I2 are proportional, one occurs at output terminals 40 and 41 Tension on, the 11 - I2 and thus proportional to the torque exerted on the rod is.
Zwischen dem Drehmoment T und der von dem Drehmoment erzeugten Winkelbeschleunigung e besteht folgende Beziehung: T = Dabei ist J das Trägheitsmoment des Rotors 11 und des Stabs 14 um die Drehachse. Da J konstant ist, ist I1 - I2 direkt proportional 0.Between the torque T and the angular acceleration generated by the torque e has the following relationship: T = where J is the moment of inertia of the rotor 11 and the rod 14 about the axis of rotation. Since J is constant, I1 - I2 is directly proportional 0.
Die Spannung an den Klemmen 40 und 41 ist somit der von dem Drehmomenterzeuger hervorgefafenen Winkelbeschleunigung des Rotors direkt proportional. Da die beschriebene Schaltungsanordnung eine geschlossene Schleife, also einen Regelkreis darstellt, liefert der Drehmomenterzeuger 16 ein Drehmoment, das den Stab und somit auch den Rotor etwa bei der Bezugsstellung halten. Dies wird dadurch erreicht, daß durch die beschriebene Anordnung auf den Stab bzw. Rotor eine Beschleunigung ausgeübt wird, die bezogen auf den Stator der durch die Rollbewegung verursachten Beschleunigung proportional und entgegengesetzt ist. Die an den Klemmen 40 und 41 auftretende Ausgangsspannung ist daher der Rollbeschleunigung proportional In der Fig. 6 ist eine Anordnung dargestellt, bei der der in den Fig. 1 bis 5 beschriebene Beschleunigungsmesser zum Stabilisieren eines Schiffes benutzt wird.The voltage at terminals 40 and 41 is therefore that of the torque generator caused angular acceleration of the rotor directly proportional. Since the described Circuit arrangement represents a closed loop, i.e. a control loop, delivers the torque generator 16 a torque that the rod and thus also the Hold the rotor approximately at the reference position. This is achieved by the arrangement described exerted an acceleration on the rod or rotor which is related to the stator of the acceleration caused by the rolling movement is proportional and opposite. The output voltage appearing at terminals 40 and 41 is therefore proportional to the roll acceleration. In Fig. 6 an arrangement is shown, in which the accelerometer described in FIGS. 1 to 5 for stabilization a ship is used.
Der Beschleunigungsmesser 50 ist mit einem Integrierverstärker 51 verbunden, dem ein weiterer Integrierverstärker 52 nachgeschaltet ist. Die Ausgangssignale der Integrierverstärker 51 und 52 sind der Rollgeschwindigkeit und dem Rollwinkel proportional. Die Ausgangssignale des Beschleunigungsmessers 50 und der Integrierverstärker 51 und 52 werden über veränderbare Widerstände 53, 54 und 55 einem Snmmierverstärker 5¢ zugeführt. Die Widerstandswerte der Widerstände sind entsprechend dem gewünschten Verhalten eingestellt. Das Ausgangssignal des Summierverstärkers betätigt ein Stellventil 57, das eine hydraulische Pumpe ansteuert, die einen hydraulischen Motor 58 antreibt, der eine Flosse 59 eines Stabilisators betätigt. Die Plosse ragt von dem Schiff in das Wasser und kann von dem hydraulischen Motor gedreht werden, um dem Schiff ein Rückdrehmoment mitzuteilen.The accelerometer 50 is provided with an integrating amplifier 51 connected, which is followed by a further integrating amplifier 52. The output signals the integrating amplifiers 51 and 52 are the roll speed and the roll angle proportional. The outputs of the accelerometer 50 and the integrating amplifiers 51 and 52 become a tuning amplifier via variable resistors 53, 54 and 55 5 ¢ supplied. The resistance values of the resistors are according to the desired one Behavior discontinued. The output signal of the summing amplifier actuates a control valve 57, which controls a hydraulic pump that drives a hydraulic motor 58, which operates a fin 59 of a stabilizer. The plope protrudes from the ship in the water and can be rotated by the hydraulic motor to the ship to report a back torque.
Ein an der Flosse angeordneter Meßwertgeber 60 liefert ein Ausgangssignal, das dem Flossenwinkel proportional ist.A transducer 60 arranged on the fin supplies an output signal, which is proportional to the fin angle.
Dieses Ausgangssignal wird zum Snmmierverstärker zurückgeführt, um eine negative Rückführschleife zu schließen.This output signal is fed back to the tuning amplifier to close a negative feedback loop.
Die Integrierveratärker vermindern Stbrsignale, die am Ausgang des Beschleunigungsmessers auftreten. Dadurch wird die Wirkung der Störsignale auf das Verhalten des Stabilisators vermindert. Unter der Voraussetzung, daß die Achse des Rotors parallel zur Mittellinie des Schiffes verläuft, kann man den Beschleunigungsmesser an einer beliebigen Stelle im Schiff anordnen, ohne daß dabei das Ausgangssignal geändert wird, da die Winkelbeschleunigung an jeder Stelle des Schiffes konstant ist. Der erfindungsgemäße Beschleunigungsmesser ist in der Lage, äußerst kleine Rollbeschleunigungen in der Größenordnung von 0,001 Radiant/Sek.2 aufzulösen.The Integrierveratärker reduce noise signals at the output of the Accelerometer occur. This will reduce the effect of the interfering signals on the Stabilizer behavior reduced. Provided that the axis of the As the rotor runs parallel to the center line of the ship, you can see the accelerometer place anywhere in the ship without affecting the output signal is changed because the angular acceleration is constant at every point on the ship is. The accelerometer of the invention is capable of extremely small Resolve roll accelerations on the order of 0.001 radians / sec2.
Claims (12)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL7108469A NL7108469A (en) | 1971-06-21 | 1971-06-21 | |
| DE2131627A DE2131627C3 (en) | 1971-06-21 | 1971-06-25 | Servo angle accelerometer |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL7108469A NL7108469A (en) | 1971-06-21 | 1971-06-21 | |
| DE2131627A DE2131627C3 (en) | 1971-06-21 | 1971-06-25 | Servo angle accelerometer |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2131627A1 true DE2131627A1 (en) | 1972-12-28 |
| DE2131627B2 DE2131627B2 (en) | 1974-11-07 |
| DE2131627C3 DE2131627C3 (en) | 1975-06-26 |
Family
ID=25761328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2131627A Expired DE2131627C3 (en) | 1971-06-21 | 1971-06-25 | Servo angle accelerometer |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2131627C3 (en) |
| NL (1) | NL7108469A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1987005570A1 (en) * | 1986-03-22 | 1987-09-24 | Robert Bosch Gmbh | Device for automatic release of passenger protection devices in the event of an accident |
-
1971
- 1971-06-21 NL NL7108469A patent/NL7108469A/xx unknown
- 1971-06-25 DE DE2131627A patent/DE2131627C3/en not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1987005570A1 (en) * | 1986-03-22 | 1987-09-24 | Robert Bosch Gmbh | Device for automatic release of passenger protection devices in the event of an accident |
| US4784237A (en) * | 1986-03-22 | 1988-11-15 | Robert Bosch Gmbh | Apparatus for automatic release of passenger protection devices in the event of an accident |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2131627C3 (en) | 1975-06-26 |
| NL7108469A (en) | 1972-12-27 |
| DE2131627B2 (en) | 1974-11-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2335249C2 (en) | Device for measuring stresses on the surface of components made of magnetostructural material | |
| EP0528199B1 (en) | Transducer for inductively producing a measurement signal | |
| EP0510367A1 (en) | Inductive position sensor | |
| DE2352851A1 (en) | INDUCTIVE ENCODER OR ROTARY ANGLE ENCODER | |
| DE10139154A1 (en) | Angular position sensor for motor vehicle control systems comprises magnetic field measuring device arranged in the space between two concentrators | |
| DE2332110C3 (en) | Non-contact measuring system for power measurement | |
| DE1623817A1 (en) | Device for measuring angular differences | |
| DE2146422A1 (en) | Device for centering a device on the weld seam of endlessly welded metal pipes | |
| DE2131627A1 (en) | Accelerometer for measuring angular accelerations | |
| DE926885C (en) | Device for mapping a speed as a frequency of a voltage or a current | |
| DE1800415A1 (en) | Electric voltage generator | |
| CH399019A (en) | Method and device for the analog measurement of rotational speeds | |
| DE1523221B2 (en) | Contactless speedometer | |
| DE2725502C2 (en) | Arrangement for speed detection and preferably speed control | |
| DE903358C (en) | Arrangement for generating electrical power which is dependent on the difference between a value to be set and a set value | |
| DE1254373B (en) | Electromagnetic device for converting a rotating or linear movement into an electrical voltage | |
| DE2541890B2 (en) | Circuit arrangement for an incremental digital path or position measuring system | |
| DE1182742B (en) | Arrangement for measuring the frequency of an alternating voltage | |
| DE1285191B (en) | Device for contactless inductive measurement of the axial and / or radial displacement of rotating shafts | |
| DE1616025B2 (en) | ELECTRICAL SIGNAL DEVICE FOR TRANSMITTING THE ANGLE POSITION OF A ROTATING ADJUSTMENT | |
| DE1573407C (en) | Arrangement in strip rolling mills to measure the distribution of the strip tension over the strip width | |
| DE1591953C (en) | Transducer. Eliminated from: 1272569 | |
| DE1616025C3 (en) | Electrical signaling device for transmitting the angular position of a rotatable setting member | |
| DE1448959C (en) | Contactless device for converting an angle of rotation into an electrical quantity | |
| DE3401905A1 (en) | Measuring device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |