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Anordnung zur Fernübertragung von Winkelwerten.
Es sind schon Einrichtungen zur Fernübertragung von Befehls-oder Messgrössen, insbesondere von Winkelwerten, vorgeschlagen worden, wobei im Geber eine nach Massgabe des zu übertragenden
Wertes veränderliche Wechselgrösse erzeugt wird, und einem oder mehreren Empfängern einerseits diese zeitlich veränderliche Wechselgrösse und anderseits eine räumlich veränderliche Wechselgrösse zugeführt wird. Hiezu ist auch schon die Anwendung eines besonderen, mit der Welle des Gebers gekuppelten Hilfsgenerators vorgeschlagen, der zur Lieferung der Spannungen dient, die in den Empfängereinrichtungen ein als Vergleichsgrösse dienendes Drehfeld konstanter Amplitude erzeugen.
Als Hilfsgenerator wird ein mit Gleichstrom erregter Synchrongenerator vorgesehen. Auf die Läufer der nach Art von Drehwandlern aufgebauten und mit sinusförmigem Wechselstrom gespeisten Empfängersysteme wird dabei solange kein resultierendes Drehmoment ausgeübt, als die räumliche Lage der Läufer mit der räumlichen Lage des Ständerdrehfeldes für denjenigen Augenblick übereinstimmt, in dem das im Läufer induzierte Weehselfeld seinen Scheitelwert durchläuft. Dabei ergibt sich die nachteilige Wirkung, dass wegen des sinusförmigen Verlaufes der beiden Felder jeweils vor bzw. nach dem erwähnten Augenblick momentane Drehmomente entgegengesetzter Richtung auftreten, die sich zwar im Mittel über eine volle Umdrehung des Drehfeldes aufheben, die jedoch zu Schwingungen der Empfängersysteme und damit der Anzeige führen.
Es ist nun bereits vorgeschlagen worden, zur Vermeidung dieses Nachteiles den Läufern der Empfänger eine stossartig verlaufende Spannung zuzuführen. Die Erfindung bezweckt eine noch weitergehende Verbesserung der genannten Anordnung, mit der erstens Systemschwingungen der beschriebenen Art weitgehend vermieden werden und die ausserdem die Leistungsfähigkeit der Anzeigeinstrumente bzw. des Hilfsgenerators, bezogen auf gleiche Grössenabmessungen, erhöht.
Gemäss der Erfindung wird die der vom Geber gelieferten Wechselgrösse entsprechende, vorzugsweise sinusförmige Wechselspannung in eine solche mit periodischen, steil ansteigenden Spannungsstössen umgeformt und sowohl den Empfängereinrichtungen, vorzugsweise deren Läufern, als auch-statt einer Gleichspannung-der Erregerwicklung des mit dem Geber gekuppelten Hilfsgenerators zugeführt. Zur Umwandlung der zu übertragenden, in ihrer Phasenlage vom Übertragungswert abhängigen Wechselspannung ist beispielsweise ein Kippschwinggerät vorgesehen, das gegebenenfalls mit einer Verstärkereinrichtung kombiniert ist.
Die Umwandlung kann jedoch auch mit andern Mitteln erfolgen, wie sie anderweitig für ähnliche Zwecke schon vorgeschlagen worden sind. So kann beispielsweise ein Kontaktapparat in beliebiger Ausführung vorgesehen sein, der synchron mit dem Geber angetrieben wird und die zu übertragende Wechselgrösse jeweils nur während kurzer Zeitabschnitte einschaltet, die im Verhältnis zur Periode der vom Geber erzeugten Wechselgrösse klein sind. Um dabei möglichst hohe Spannungsstösse zu erhalten, wird man zweckmässig die Einrichtung so ausbilden, dass die Einschaltung des Kontaktapparates jeweils in der Nähe des Scheitelwertes der vom Geber erzeugten Weehselgrösse erfolgt.
Eine andere Möglichkeit zur Umwandlung der zu übertragenden Wechselgrösse in Spannungen spitzer Kurvenform ist in der Anwendung gesättigter Induktivitäten gegeben, also beispielsweise in der Verwendung von Transformatoren oder Drosseln mit hoehgesättigtem Eisenkern. Werden solchen Induktivitäten beispielsweise sinusförmige Wechselspannungen zugeführt, so treten bekanntlich Sättigungserscheinungen auf, vermöge deren an der betreffenden Induktivität sekundähoeitig Span-
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Spannung mehr oder weniger kurzdauernde Spitzen aufweist.
Die Umformung der zu übertragenden Spannung geschieht mit einem festen Frequenzverhältnis, in erster Linie mit dem Verhältnis l : l, wobei die Phasenlage der den Empfängern bzw. dem Hilfs- generator zugeführten Spannungsstösse stets einem eindeutig festgelegten Phasenzeitpunkt der vom
Geber gelieferten Weehselgrösse zugeordnet ist.
Durch den, den Erfindungsgedanken verkörpernden Ersatz der Gleiehstromerregung des mit dem Geber gekuppelten Generators durch eine Erregung mit Hilfe der gleichen Kippspannung, die auch den Empfängern zugeführt wird, wird erreicht, dass in den Empfängern eine Drehmomentbildung sowohl von der Läuferseite als auch von der Ständerseite her nur in solchen Augenblicken erfolgen kann, in denen sie keine Fehlanzeige bzw. Abweichung des Läufers von einer tatsächlich innegehabten
Sollage bewirken kann. Die Arbeitsweise des Empfängers wird hiedurch insofern modifiziert, als gewissermassen aus dem im Ständer umlaufenden Drehfeld lediglich derjenige Teil herausgeschnitten und für die Anzeige wirksam gemacht wird, der allein für die richtige Anzeige notwendig und hinreichend ist.
Es tritt sowohl im Ständer als auch im Läufer jeweils zu gleichen Zeiten ein Stromstoss auf. Unter der Einwirkung der entsprechenden Ständer-und Läuferströme kann ein Einstellmoment nur dann entstehen, wenn die Stellung des Läufers von der vorgeschriebenen Sollage abweicht.
Zur näheren Erläuterung des Erfindungsgedankens möge das in der Zeichnung schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel dienen. Der Geber 1, der aus einer in einem Magnetfeld beliebiger oder einstellbarer Richtung rotierenden Induktionsspule besteht, ist mit einem nach Art einer Synchronmaschine gebauten Generator 6 gekuppelt. Die dreiphasige Ständerwicklung des Generators 6 ist mit den Ständerwicklungen eines oder mehrerer Empfänger 2, 3 verbunden, die nach Art von Drehwandlern aufgebaut sind und deren Läufer beispielsweise einphasig über Schleifringe 4 und 5 in Abhängigkeit von der vom Geber 1 gelieferten Spannung gespeist werden.
In die Übertragungsleitung zwischen Geber und Empfängern ist ein Gerät 8, beispielsweise eine kombinierte Verstärker-und Kippschwingeinrichtung, eingebaut. Gemäss der Erfindung werden mit einer diesem Gerät entnommenen
Kippspannung nicht nur die Läufer sämtlicher Empfänger, sondern auch über Schleifringe 7 die Erregerwicklung des Hilfsgenerators 6 gespeist. Auf diese Weise erhalten nicht nur die Läuferwicklungen der
Empfänger 2 und 3, sondern auch ihre Ständerwicklungen jeweils zu gleichen Zeiten kurzzeitige Stromimpulse. Die vom Generator 6 bereitzustellende Leistung wird hiedurch bedeutend verringert, ohne dass die in den kritischen Zeitpunkten notwendige Bildung des Einstelldrehmomentes an den Empfängern hiedurch beeinflusst wird.
Umgekehrt können bei gleicher Grösse des Generators und der Empfänger wesentlich grössere Einstellmomente in letzteren erzeugt werden.
Wegen der guten induktiven Leistungsübertragung zwischen Ständer und Läufer bzw. umgekehrt, ist es bei Verwendung periodischer, scharfer Spannungsstösse nach der Erfindung möglich, den Läufer des Hilfsgenerators sowie die Läufer der Empfänger als glatten, zylindrischen, aus Blechen aufgeschichteten oder aus Spezial-, z. B. Hochfrequenzeisen angefertigten Eisenkörper mit umgelegter Wicklung auszubilden, oder nur als Drehspulrahmen auszuführen, der um einen solchen festen Kern rotiert. Diese Ausführungsformen haben den Vorteil, dass es mit ihrer Hilfe sehr viel leichter als mit den üblichen genuteten Läufern möglich ist, eine winkelgetreue Übertragung vom Geber auf die Empfänger zu erzielen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Fernübertragung von Winkelwerten mittels eines Gebers und eines oder mehrerer Empfänger unter Verwendung eines mit der Geberwelle gekuppelten Generators zur Lieferung der den Empfängern zuzuführenden Vergleichsspannung, dadurch gekennzeichnet, dass die der vom Geber gelieferten Wechselgrösse entsprechende, in ihrer Phase der zu übertragenden Winkelstellung verhältnisgleiche, vorzugsweise sinusförmige Wechselspannung einem Geräte zugeführt wird, das ihre Umformung in eine solche mit periodischen, steil ansteigenden Spannungsstössen bewirkt, und dass die erzeugten Spannungsstösse einerseits den Läufern der Empfängereinriehtungen, anderseits der Erregerwicklung des mit dem Geber gekuppelten Hilfsgenerators zugeführt werden.
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Arrangement for remote transmission of angular values.
Devices have already been proposed for the remote transmission of command or measured variables, in particular angular values, with one in the transmitter depending on the one to be transmitted
Value variable alternating variable is generated, and one or more recipients on the one hand this temporally variable alternating variable and on the other hand a spatially variable alternating variable is fed. For this purpose, the use of a special auxiliary generator coupled to the shaft of the encoder has also been proposed, which is used to supply the voltages that generate a rotating field of constant amplitude in the receiver devices which serves as a comparison variable.
A synchronous generator excited with direct current is provided as an auxiliary generator. No resulting torque is exerted on the rotors of the receiver systems, which are constructed in the manner of rotary converters and fed with sinusoidal alternating current, as long as the spatial position of the rotors corresponds to the spatial position of the stator rotating field for the moment in which the oscillating field induced in the rotor passes its peak value . This has the disadvantageous effect that due to the sinusoidal course of the two fields before and after the moment mentioned, momentary torques in opposite directions occur, which cancel each other out on average over a full turn of the rotating field, but which lead to oscillations of the receiver systems and thus the ad.
In order to avoid this disadvantage, it has already been proposed to supply the runners of the receivers with an abrupt voltage. The invention aims to further improve the above-mentioned arrangement, firstly with which system vibrations of the type described are largely avoided and which also increases the performance of the display instruments or the auxiliary generator, based on the same size dimensions.
According to the invention, the preferably sinusoidal alternating voltage corresponding to the alternating quantity supplied by the encoder is converted into one with periodic, steeply rising voltage surges and fed both to the receiver devices, preferably their rotors, and - instead of a DC voltage - to the field winding of the auxiliary generator coupled to the encoder . In order to convert the alternating voltage to be transmitted, the phase position of which is dependent on the transmission value, a relaxation oscillator is provided, for example, which is optionally combined with an amplifier device.
However, the conversion can also be carried out by other means, as have already been proposed elsewhere for similar purposes. For example, a contact device of any design can be provided, which is driven synchronously with the encoder and only switches on the alternating variable to be transmitted during short time segments which are small in relation to the period of the alternating variable generated by the encoder. In order to obtain the highest possible voltage surges, the device will expediently be designed in such a way that the contact apparatus is switched on in the vicinity of the peak value of the signal variable generated by the transmitter.
Another possibility for converting the alternating quantity to be transmitted into voltages with a sharp curve is given by using saturated inductances, for example by using transformers or chokes with a highly saturated iron core. If, for example, sinusoidal alternating voltages are supplied to such inductivities, then, as is well known, saturation phenomena occur due to their secondary voltage at the inductance in question.
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Voltage has more or less short-lasting peaks.
The conversion of the voltage to be transmitted takes place with a fixed frequency ratio, primarily with the ratio l: l, whereby the phase position of the voltage surges supplied to the receivers or the auxiliary generator always corresponds to a clearly defined phase time of the
Encoder supplied Weehsel size is assigned.
By replacing the DC excitation of the generator coupled to the encoder with excitation using the same breakover voltage that is also supplied to the receivers, it is achieved that in the receivers a torque is generated both from the rotor side and from the stator side can only take place in those moments in which there is no false indication or deviation of the runner from an actual one
Sollage can cause. The mode of operation of the receiver is hereby modified insofar as to a certain extent only that part is cut out of the rotating field rotating in the stand and made effective for the display, which is necessary and sufficient for the correct display.
A current surge occurs both in the stator and in the rotor at the same time. Under the influence of the corresponding stator and rotor currents, a setting torque can only arise if the position of the rotor deviates from the prescribed target position.
The exemplary embodiment shown schematically in the drawing may serve to explain the concept of the invention in more detail. The transmitter 1, which consists of an induction coil rotating in a magnetic field in any or adjustable direction, is coupled to a generator 6 constructed in the manner of a synchronous machine. The three-phase stator winding of the generator 6 is connected to the stator windings of one or more receivers 2, 3, which are constructed in the manner of rotary converters and whose rotors are fed, for example single-phase via slip rings 4 and 5, depending on the voltage supplied by the encoder 1.
A device 8, for example a combined amplifier and tilting oscillating device, is built into the transmission line between the transmitter and the receiver. According to the invention, this device is used to remove it
Breakover voltage is not only fed to the rotors of all receivers, but also to the field winding of the auxiliary generator 6 via slip rings 7. In this way, not only the rotor windings get the
Receiver 2 and 3, but also their stator windings at the same time brief current pulses. The power to be provided by the generator 6 is hereby significantly reduced, without affecting the setting torque required at the receivers at critical times.
Conversely, if the generator and the receiver are of the same size, significantly greater setting torques can be generated in the latter.
Because of the good inductive power transmission between the stator and rotor or vice versa, it is possible when using periodic, sharp voltage surges according to the invention, the rotor of the auxiliary generator and the rotor of the receiver as smooth, cylindrical, stacked from sheet metal or from special, z. B. to train high-frequency iron-made iron body with the winding turned, or to run only as a moving coil frame that rotates around such a fixed core. These embodiments have the advantage that with their help it is much easier to achieve an angularly accurate transmission from the transmitter to the receiver than with the usual grooved runners.
PATENT CLAIMS:
1. Arrangement for the remote transmission of angular values by means of an encoder and one or more receivers using a generator coupled to the encoder shaft for supplying the comparison voltage to be supplied to the receivers, characterized in that the phase of the alternating variable corresponding to the angular position to be transmitted is supplied by the encoder A proportional, preferably sinusoidal alternating voltage is fed to a device that transforms it into one with periodic, steeply rising voltage surges, and that the voltage surges generated are fed to the rotors of the receiver devices on the one hand and to the excitation winding of the auxiliary generator coupled to the encoder on the other.