DE1463155A1 - DC compensation circuits with motorized self-adjustment and digital position indicator - Google Patents
DC compensation circuits with motorized self-adjustment and digital position indicatorInfo
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Description
Gleichstrom-Kompensationsschaltungen mit motorischem Selbstabgleich und digitaler Stellungsanzeige Die allgemeine Prinzipschaltung einer Gleichstrom-Kompensationsschaltung oder Gleichstrom-Brückenschaltung zur Obertragung eines analogen Stellungswertes ist in Bild 1 dargestellt.Direct current compensation circuits with motorized self-adjustment and digital position indicator The general principle circuit of a direct current compensation circuit or direct current bridge circuit for the transmission of an analog position value is shown in Figure 1.
Der analoge Stellungswert wird durch die Schleiferstellung des Geberpotentiometers GP gebildet. Bei Verstimmung zwischen der Schleiferstellung des Geberpotentiometers GP und . des Empfängerpotentiometers EP bewegt der.?epvomotor-MQ den Schleifer des letäsren so lange, bis am Null-Indikator J, dem ein Verstärker V zur Erzeugung der vom Servomotor M & benötigten Leistung nachgeschaltet ist, keine Spannung mehr liegt, und somit die Gleichstrom-Kompensationsschaltung bzw. Brücke abgeglichen ist. Damit ist der analoge Stellungswert des Schleifers von GP auf den Schleifer von EP übertragen. Er kann an einem ßber einer Skala bewegten und mit dem Schleifer von EP gekuppelten Zeiger abgelesen werden. Als Null-Tndikator kann sowohl ein'hochempfindliches Galvanometer, ein Nullverstärker oder ein bipolares Relais verwendet werden.The analog position value is determined by the slider position of the encoder potentiometer GP formed. If there is a misalignment between the slider position of the encoder potentiometer GP and. of the receiver potentiometer EP, the.?epvomotor-MQ moves the slider of the letäsren until the zero indicator J, which an amplifier V to generate the power required by the servomotor M & is connected downstream, no more voltage is, and thus balanced the DC compensation circuit or bridge is. This is the analog position value of the grinder from GP to the grinder transferred from EP. He can move on a scale and with the grinder can be read from the EP coupled pointer. A 'highly sensitive' indicator can be used as a zero indicator Galvanometer, a null amplifier, or a bipolar relay can be used.
Die zwischen dem Winkelweg des Schleifers und dem Motorrotor erforderliche ( ibersetzung wird durch ein entsprechendes Getriebe erreicht.The required between the angular travel of the wiper and the motor rotor (ibersetzung is achieved by an appropriate transmission.
In ähnlicher Weise arbeitet der Gleichspannungs-Kompensator. Bei ihm tritt an die Stelle des Geber-Potentiometers die Meßspannung. Das Kompensations-Potentiometer, dessen Schleiferstellung dem Meßwert proportional ist, wird von einer konstanten Hilfsspannung eingespeist.The DC voltage compensator works in a similar way. With him the measuring voltage takes the place of the transmitter potentiometer. The compensation potentiometer, whose slider position is proportional to the measured value is determined by a constant Auxiliary voltage fed in.
In vielen Fällen ist die digitale Darstellung des angezeigten Stellungs- bzw. Meßwertes erwünscht. Dies kann mit verschiedenen Methoden und Schaltungen erfolgen, wie sie innerhalb der letzten Jahre bekannt wurden: 1.) Die meisten Digital-Voltmeter basieren im wesentlichen auf einem Kurzzeitintegral des in Impulse aufgelösten Meß- bzw. Stellungswertes, das laufend erneut gebildet wird. Man kann sie als dynamische Verfahren bezeichnen.In many cases, the digital representation of the displayed position or measured value desired. This can be done with various methods and circuits, as they came to be known in the last few years: 1.) Most digital voltmeters are essentially based on a short-term integral of the measuring or position value that is constantly being recreated. You can call them dynamic Denote procedure.
2.) Andere Digital-Voltmeter verwenden dekadisch aufgebaute Stufenkompensatoren zur Umsetzung.2.) Other digital voltmeters use decadal structures Step compensators for implementation.
3.) Der Scheibenverschlüssler ist als reiner Positionsunisetzer als Statisches Verfahren anzusehen.3.) The disk encryptor is as a pure position setter as View static procedure.
4.) Die mit Radialschlitzen versehene Abtastscheibe, die mit der Bewegung eines Zeigers oder Potentiometerschleifers gekoppelt wird, ist in ihrem Wesen nach ein Integrator. Die durch die Bewegung der Scheibe bis zur entsprechenden Winkelstellung erzeugten Lichtimpulse oder dgl. werden in einem Zählgerät summiert und angezeigt. Ein geeigneter Richtungsdiskriminator sorgt für die Subtraktion der Impulse, die durch die Rückwärtsbewegung der Scheibe ausgelöst werden.4.) The radial slotted scanning disc that moves with the a pointer or potentiometer wiper is in its essence an integrator. By moving the disc up to the appropriate angular position generated light pulses or the like. Are summed up in a counter and displayed. A suitable directional discriminator takes care of the subtraction of the impulses that triggered by the backward movement of the disc.
Der gemeinsame Nachteil der ertten 3 Verfahren, ihr relativ großer technischer Aufwand, wird von dem 4. als Beispiel angeführten Verfahren zur Umsetzung eines analogen Stellungs-bzw. MeßWertes in einen digitalen vermieden.The common disadvantage of the first 3 procedures, their relatively large technical effort, the 4th example cited method for implementation an analog position or. Avoided measured value in a digital one.
Dem Vorteil dieses Verfahrens, das in seinem gegen die anderen geringeren technischen Aufwand besteht, steht als Nachteil gegenüber, daß in bestimmten Zeitabschnitten eine Neupositionierung bzw. Nullstellung erfolgen muß, da schon bei ei.-, her kurzzeitigen Störung, z. B. Strohausfall, alle folgenden Stellungswerte falsch umgesetzt werden.The advantage of this procedure, which is inferior to the others There is a technical effort, the disadvantage is that in certain periods of time a repositioning or zeroing must be carried out, since even with one, her short-term Disturbance, e.g. B. power failure, all of the following position values are implemented incorrectly.
nie der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung hat zum Ziel, bei extrem kleinem Aufwand eine zuverlässige Positionierung, vor allem mit den Vorteilen der statischen Verfahren (federzeitige Reproduzierbarkeit), zu ermöglichen. nie an die Genauigkeit zu stellenden Ansprüche sollten denen eines guten Kompensators mit ca. 1 ... 2 %o nahekommen. Diese Aufgabe wird durch eine Schaltung gelöst, die als Beispiel für eine Stellungsübertragung mit digitaler Anzeige in Bild 2 dargestellt ist.never the invention underlying task has to Target, Reliable positioning with extremely little effort, especially with the advantages of the static process (springtime reproducibility). never The demands placed on accuracy should be those of a good compensator come close with approx. 1 ... 2% o. This object is achieved by a circuit which shown in Figure 2 as an example of a position transfer with digital display is.
Die vom neber-Potentiometer GP auf das Empfänger-Potentiometer ' EP zu übertragende Winkelstellung erfolgt wieder durch Spannungsvergleich der beiden Schleiferstellungen über einen blull-Tndikator J . Dieser kann sowohl ein Nullspannungsverstärker, als auch ein lTullspannungs-Reäis, z. B. ein bistabiles elektronisches Relais, sein. Ober einen nachfolgenden Verstärker mit Modulator VM wird die Nullspannung verstgrkt und mittels eines Tmnulsgenerators G zerhackt bzw. in Impulse gleicher Amplitude umgewandelt. Die Impulsfrequenz wird vom Impulsgenerator, ihre Polarität wird vom Indikator bestimmt. niese Impulse werden nunmehr in an sich bekannter Weise Ober einen elektronischen Schalter S, der im allgemeinen einen bistabilen Multivibrator und meist einen Schmitt-Trigger zur Versteilerung der Impulsflanken und zur Frzeugung einer konstanten Impulsamplitude enthält, einem Schritt-Motor M zugeführt. Der Schmitt-Triager kann entfallen, wenn als Null-Indikator J ein bistabiles elektronisches Relais mit einem Schmitt-Triaeer verwendet wird. Wird als Indikator J ein Gleiehspannungsverstärker mit Modulator,-beispielsweise ein Trans istor-Zerhackerverstärker, verwendet, dann kann der Modulator VM eingespart werden, wenn man die Zerhackerfrequenz entsprechend der Schrittfrequenz des Schrittmotors M wähft und die Schaltung des Verstärkers so ausgelegt ist, daß die Zerhaekerfrequenz nicht unterdrückt wird. Der Schritt-Motor M ist über einentsprechendes Getriebe mit dem Empfänger-Potentiometer EP gekuppelt und treibt gleichzeitig ein Rollenzählwerk Z an, das in beiden Richtungen beweglich ist. Am Rollenzählwerk Z, dessen digitale Anzeige der analogen Schleiferstellung von EP immer proportional ist, entsteht somit die vollkommen synchrone, in kleine Schritte aufgelöste Abbildung der Schleiferbewegung von EP im Sinne eines statischen Positionsgebers. Jeder Schritt des Motors M erhöht oder vermindert den angezeigten Zahlenwert um eine Einheit.The from the neber potentiometer GP to the receiver potentiometer 'EP The angular position to be transmitted is again carried out by comparing the voltage between the two Slider settings using a blull indicator J. This can be a zero voltage amplifier, as well as an ITullspannungs-Reäis, z. B. a bistable electronic relay. The zero voltage is amplified by a subsequent amplifier with modulator VM and chopped by means of a pulse generator G or into pulses of the same amplitude converted. The pulse frequency is determined by the pulse generator, its polarity is determined by the Indicator determined. These impulses are now upper in a manner known per se an electronic switch S, which is generally a bistable multivibrator and usually a Schmitt trigger for steepening the pulse edges and for generating them contains a constant pulse amplitude, a stepping motor M supplied. The Schmitt triager Can be omitted if a bistable electronic relay is used as the zero indicator J a Schmitt-Triaeer is used. Used as indicator J, a constant voltage amplifier with a modulator, for example a Trans istor chopper amplifier, then used The modulator VM can be saved if the chopper frequency is adjusted accordingly the step frequency of the stepping motor M and the circuit of the amplifier is designed so that the Zerhaeker frequency is not suppressed. The step motor M is coupled to the receiver potentiometer EP via a corresponding gear and at the same time drives a roller counter Z, which can be moved in both directions is. On the roller counter Z, its digital display of the analog grinder position of EP is always proportional, the result is the completely synchronous one, in small Step-resolved mapping of the slider movement of EP in the sense of a static Position encoder. Each step of the motor M increases or decreases the displayed one Numerical value by one unit.
Die zwischen dem Schrittmotor M und dem Empfänger-Potentiometer EP
gewählte Getriebeübersetzung hängt vom Winkelbereich des i Potentiometert und von
der Größe der Sehritte des Motors M ab.
Will man den Stellungswert zusätzlich analog anzeigen, dann kann man einen über einer Skala SK beweglichen Zeiger ZE über ein entsprechendes Getriebe mit der Rotorachse des Schrittmotors M kuppeln.If you also want to display the position value in analog form, then you can a pointer ZE movable over a scale SK via a corresponding gear couple with the rotor axis of the stepper motor M.
Umgekehrt kann natürlich auch die Skala mit dem Schrittmo,4 tor gekuppelt und der Zeigerfest angeordnet werden. Ein Schaltungsbeispiel für einen nach dem gleichen Prinzip arbeitenden Motorkompensator zeigt Bild 3.Conversely, of course, the scale can also be coupled with the stepper motor and the pointer can be fixed. A circuit example for one after the The same principle working motor compensator is shown in Figure 3.
Die Schaltung entspricht der nach Bild 2, jedoch tritt die Nullspannung hierbei nicht als Differenz zweier Schleiferstellungen, sondern als Differenz zwischen der Meßspannung UM und dem vom Schleifer des Potentiometers R, abgegriffenen Teil der Hilfsspannung 'U, auf.The circuit corresponds to that in Figure 2, but the zero voltage occurs here not as the difference between two slider positions, but as the difference between the measuring voltage UM and the part tapped by the wiper of the potentiometer R the auxiliary voltage 'U, on.
Auch in dieser Schaltung ist die eindeutige Zuordnung der diiitalen Anzeige zur jeweiligen Stellung des. Schleifers von R 0 gewährleistet - die zusätzliche analoge Anzeige erfolgt in gleicher Weise.In this circuit, too, the unambiguous assignment of the digital display to the respective position of the wiper of R 0 is guaranteed - the additional analog display takes place in the same way.
Natürlich kann auch hierbei das Potentiometer Ro durch einen Stufenregler oder dgl. ersetzt werden.Of course, the potentiometer Ro can also be controlled by a step regulator or the like. Be replaced.
Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich somit auf alle motorisch nachgestellten Vergleichs-, Brücken- und Kompensationsschaltungen, die als gemeinsames Merkmal einen vom Null-Indikator über einen Modulator gesteuerten Schrittmotor besitzen, der einerseits mit einem Vergleichs-Potentiometer, Stufenregler oder dgl., andererseits mit einem Rollenzählwerk oder dgl. mechanisch gekuppelt ist, wodurch im Prinzip ein geschlossenes Obertragungs- bzw. Regelsystem gebildet wird. Die Lösung von Aufgaben der Stellungsübertragung mit Schrittmotoren unter Verwendung offener Übertragungssysteme ist in einem Bericht von W. Neubert und F. Wildermuth beschrieben. Eine Abgrenzung der vorliegenden Anmeldung gegen die Verwendung von Schrittmotoren in offenen Übertragungssystemen ist somit erforderlich.The subject matter of the invention thus relates to all motorized subsequent comparison, bridge and compensation circuits, which are used as common Feature a stepper motor controlled by the zero indicator via a modulator, on the one hand with a comparison potentiometer, step regulator or the like. On the other hand is mechanically coupled with a roller counter or the like, whereby in principle a closed transmission or control system is formed. The solution of tasks position transmission with stepper motors using open transmission systems is described in a report by W. Neubert and F. Wildermuth. A demarcation of the present application against the use of stepper motors in open transmission systems is therefore required.
Praktische Anwendungsbeispiele: Motorkompensatoren, Anlagen zur Stellungsübertragung, Brückenschaltungen, insbesondere Widerstandsmeßbrücken.Practical application examples: motor expansion joints, systems for position transmission, Bridge circuits, in particular resistance measuring bridges.
Eine zusätzliche Fernanzeige des digitalen oder analogen
In diesem Fall ist der Modulator VM entsprechend auszulegen. Soll der Digitalwert gedruckt erscheinen, dann wird an Stelle des Rollenzählwerkes mit dem Schrittmotor ein Zählwerk mit druckfähigen Typen gekoppelt. Der Abdruck des Digitalwertes kann in an sich bekannter Weise, z. B. durch Anpressen von Papier und Farbband erfolgen.In this case, the modulator VM must be designed accordingly. Intended to the digital value appear printed, then instead of the roller counter with a counter with printable types coupled to the stepper motor. The imprint of the Digital values can be used in a manner known per se, e.g. B. by pressing paper and ribbon.
Gdird der Schrittmotor für eine entsprechend große Leistung ausgelegt, dann kann die Schaltung auch für Regelungen verwendet werden. In diesem Fall ist der Schrittmotor ein Servomotor, der ein Stellglied, etwa ein Ventil oder dgl. antreibt. Dabei muß die dem Schrittmotor zugeführte Leistung dem elektronischen Schalter entnommen werden, der in diesem Fäll entsprechend zu dimensionieren _st. Literatur: W.. Neubert und E. Wildermuth: Ein vor- und rückwärtsdrehender Schrittmotor für hohe Schrittfrequenzen und ein Impulsgeher für konstante, von der Impulsfrequenz unabhangige Impulsdauer.If the stepper motor is designed for a correspondingly high output, then the circuit can also be used for closed-loop control. In this case, the stepping motor is a servomotor that drives an actuator, such as a valve or the like. The power supplied to the stepper motor must be taken from the electronic switch, which in this case must be dimensioned accordingly. Literature: W .. Neubert and E. Wildermuth: A forward and backward rotating stepper motor for high step frequencies and a pulse walker for constant pulse duration independent of the pulse frequency.
Feinwerktechnik, Heft 12, Dezember 1961.Feinwerktechnik, issue 12, December 1961.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEF0039882 | 1965-05-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1463155A1 true DE1463155A1 (en) | 1968-11-14 |
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Family Applications (1)
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DE19651463155 Pending DE1463155A1 (en) | 1965-05-30 | 1965-05-30 | DC compensation circuits with motorized self-adjustment and digital position indicator |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1463155A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0306611A2 (en) * | 1987-08-18 | 1989-03-15 | Hella KG Hueck & Co. | Device for monitoring or controlling the position of an actuator with servomotor and feedback potentiometer |
-
1965
- 1965-05-30 DE DE19651463155 patent/DE1463155A1/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0306611A2 (en) * | 1987-08-18 | 1989-03-15 | Hella KG Hueck & Co. | Device for monitoring or controlling the position of an actuator with servomotor and feedback potentiometer |
EP0306611A3 (en) * | 1987-08-18 | 1989-10-18 | Hella Kg Hueck & Co. | Device for monitoring or controlling the position of an actuator with servomotor and feedback potentiometer |
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