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Messwertumformer
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Spannungswertescherformteil l an seiner inneren Mantelfläche 4 können infolgedessen eine Anzahl vonRingsystemen 5-8 unter jeweiliger Zwischenfügung von Abstandsringen 9 - 11 als Stapel eingeschichtet werden. Nach dem
Einschichten dieses Stapels wird der zweite Gehäuseteil 2 eingebracht und spannt mit seinem zylindri- schen Teil 12 das Stapelsystem gegen den Absatz 3 des Gehäuses 1. Beide Gehäuse 1 und 2 sind mit je einem Lager 13 bzw. 13a versehen, so dass ein umlaufender Teil 14 aus magnetisch leitfähigem Material über die ihn tragende Welle 15 in dem Gehäuse drehbar gelagert werden kann.
An dem Läufer 14 ist an der Mantelfläche jeweils, jedem der Ringsysteme 5, - 8 am Ständerteil zugeordnet, je eines der Gegen- systeme 16 - 1, 9 vorgesehen, welche durch Eindrehungen 20-22 voneinander getrennt sind.
Zur näheren Erläuterung des Aufbaues einer solchen Anordnung nach Fig. I wird nunmehr auf die wei- teren Figuren der Zeichnung Bezug genommen.
Die Fig. 2 zeigt die schematische Darstellung bei einem Schnitt nach der Linie II-II der Fig. l, die
Fig. 3 bei einem Schnitt nach der Linie III-III der Fig. I, die Fig. 4 bei einem Schnitt nach der Li- nie IV-IV der Fig. 1 und die Fig. 5 bei einem Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 1, wobei die Wicklungen jedoch jeweils vollständig dargestellt sind.
Aus diesen Fig. 2-5 ist jeweils der Aufbau jedes der einzelnen der Ringsysteme 5 - 8 am Ständer der Anordnung nach Fig. 1 als auch der Aufbau des entsprechend zugeordneten Systems am Rotor 14 zu entnehmen.
Jeder der Ringe 5 - 8 weist, wie zu erkennen ist, vier ausgeprägte Pole auf. Diese Pole sind an dem Ring 5 nach Fig. 2 mit 23 - 26, an dem Ring 6 nach Fig. 3 mit 27-30, an dem Ring 7 nach Fig. 4 mit 31 - 34 und an dem Ring 8 nach Fig. 5 mit 35 - 38 bezeichnet. Bei dem in Fig. I gezeigten Aufbau der gesamten Anordnung liegen die einzelnen Ringe 5 - 8 derart in bezug auf die Achsrichtung des Systems bzw. der Welle 15 hintereinander, dass in der Achsrichtung der Anordnung betrachtet, die Pole der Ringe 5 - 8 einander decken. Jeder der ausgeprägten Pole 23 - 26 nach Fig. 2 trägt je eine der Wicklungen 39-42. Diese Wicklungen sind nach Fig. 6 zu einer Brücke zusammengeschaltet.
In dieser Schaltung sind für die einzelnen Wicklungsanordnungen die gleichen Bezugszeichen beibehalten worden wie nach Fig. 2. Diese Brückenschaltung nach Fig. 6 wird an den Klemmen 43 bzw. 44 mit Wechselstrom gespeist. Die Ausgangsklemmen der elektrischen Brücke sind mit 45 und 46 bezeichnet. Innerhalb des Systems der ausgeprägten Pole 23 - 26 liegt vom Läufer 14 der Anordnung das Gegensystem 16. Dieser Teil 16 weist an seinem äusseren Umfang an bestimmten Stellen Lücken 47, 48, 49 und 50 auf. Von diesen liegen je zwei in bezug auf die Achse des Teiles 14 einander diametral gegenüber. So liegt die Lükke 47 der Lücke 49 und die Lücke 48 der Lücke 50 diametral gegenüber. Diese Lücken sind in dem Ausführungsbeispiel beispielsweise mit einem Zentriwinkel von 22, 50 bemessen.
Somit ist zwischen. den beiden Lücken 48 und 49 ein Ringsektor 51 vorhanden, der in der gezeigten relativen Stellung des Systems 5 und des Systems 16 mit seiner äusseren Fläche den Polschuhen 24 und 25 dicht benachbart liegt. In gleicher Weise ist an dem gegenüberliegenden Teil der Mantelfläche des Körpers 16 ein entsprechender Ringsektor 52 vorhanden, der mit seiner äusseren Mantelfläche dicht an die Polstücke 23 und 26 herantritt.
Die Anordnung der Wicklungen auf den Polen ist unter Berücksichtigung ihrer Speisung und ihres Wicklungssinnes derart gewählt, dass, bezogen auf einen Momentanwert des Wechselstromes, z. B. eine solche Polarität an den Polstücken entsteht, wie sie durch die eingetragenen Buchstaben N und S ausgedrückt ist, wobei jeweils N einen Nordpol und S einen Südpol an der Anordnung bezeichnen sollen. Wird eine Speisung der Wicklungen 39-42 unterstellt, so ergeben sich für die einzelnen Wicklungsanordnungen bei der dargestellten Lage des Läufers 14 bzw. seines Teiles 16 gegenüber dem Ringkörper 5 bzw. dessen Polen 23 - 26 die nachfolgenden magnetischen Flusswege. Von dem Nordpol 24 kann ein magnetischer Fluss seinen Weg über den Teil 51 und den Pol 25 zurück über das Joch des Ringes 5 zurück zum Pol 24 nehmen.
Weiterhin ergibt sich ein Flussweg von dem Pol 24 in zwei Zweigen über den Ring 16 am Läufer 14, zum Pol 26 und zurück über dasjoch zum Pol 24. In analoger Weise ergeben sich auch magnetische Flusskreise von dem Nordpol 23 zu den Südpolen 26 bzw. 25. In der dargestellten relativen Lage haben die Flusswege für die magnetischen Kreise der Wicklungen 39 - 42 den gleichen magnetischen Widerstand.
Demzufolge haben alle vier Wicklungen auch den gleichen induktiven Widerstand, und daher entstehen an ihren Enden gleich grosse Spannungen. Das bedeutet, dass zwischen den Klemmen 45 und 46 der Ausgangsdiagonale der Brücke nach Fig. 6 der Spannungswert Null besteht. Aus der Darstellung nach Fig. 2 ist zu erkennen, dass diese Verhältnisse bei der Drehung des Systems 16 am Rotor gegenüber den Polen des Ringes 5 so lange bestehen bleiben, bis eine der Lücken 49 bzw. 47 vor den Pol 24 bzw. 26 gelangt. In diesem Augenblick wird bei einer Weiterdrehung in den jeweiligen magnetischen Kreis praktisch sprunghaft ein Luftspalt eingeschaltet, der durch die radiale Ausdehnung der Lücken 49 bzw. 47 bestimmt ist.
Es wird also auf diese Weise in den Flussweg eines einzelnen magnetischen Kreises ein magnetischer Wi-
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derstand eingeschaltet. Das bedeutet, dass in den Weg des magnetsichen Flusses vom Pol 40 über den
Teil 16 und den Pol 25 zurück über das Joch 5 zum Pol 40 ein grosser magnetischer Widerstand einge- schaltet worden ist. Auf diese Weise sinkt die Induktivität der Spule 40 und damit der an ihr bestehende
Spannungsabfall ab. Für die Wicklung 41 bleibt jedoch ein gleichartiger magnetischer Kreis wie vorher ! bestehen, der von dem Pol 25 in zwei Zweigen über das magnetische System 16 und den Pol 23 sowie an- schliessend in zwei Zweigen über das Joch des Ringteiles 5 zurück zum Pol 25 verläuft. Aus diesem Grun- de behält also die Wicklungsanordnung 41 ihren vorherigen Induktivitätswert bei.
Dieser neuartige Zu- stand für die zusammenarbeitenden Teile 5 am Ständer und 16 am Läufer bedeutet, dass die Brücke nach
Fig. 6 sprunghaft aus dem Gleichgewichtszustand heraus in einen solchen Zustand übergeführt worden ist, dass der Spannungsabfall an den Wicklungen 40 und 42 herabgesetzt worden ist. Wird beispielsweise ein
Momentanzustand angenommen, in welchem an der Klemme 43 der Eingangsdiagonale der Brücke posi- tive Polarität gegenüber der Klemme 44 besteht, so bedeutet das, dass die Klemme 45 der Ausgangsdia- gonale der Brücke nach dem negativen Potential zu und gleichzeitig die Klemme 46 nach dem positiven
Potential zu verschoben worden ist.
Es entsteht auf diese Weise also eine solche Spannungsdifferenz zwi- schen den Klemmen 46 und 45 der Ausgangsdiagonale der Brücke, dass in dem betrachteten Augenblick die Klemme 46 positive Polarität und die Klemme 45 negative Polarität haben.
Ergibt sich bei der relativen Verstellung von 16 und 5 eine solche relative Lage, dass in den magne- tischen Flussweg der Wicklungen 39 und 41 ein entsprechend grösserer magnetischer Widerstand einge- schaltet wird, während gleichzeitig in den magnetischen Kreisen für die befden Wicklungen 40 und 42 der magnetische Kreis seinen geringsten Widerstand hat, so ergeben sich dann die Verhältnisse, wonach an den Wicklungen 39 und 41 der Brücke nach Fig. 6 der kleinere Spannungsabfall und an den Wicklun- gen 40 und 42 der grössere Spannungsabfall auftritt.
Sinngemäss würden sich dann bei dem angenomme- nen Momentanwert der Wechselspannung an der Eingangsdiagonale der Brücke mit der Polarität nach der
Fig. 6 solche Verhältnisse ergeben, dass für den betrachteten Zeitmoment an der Klemme 45 der Aus- gangsdiagonale der Brücke positive Polarität und an der Klemme 46 negative Polarität durch die Störung des Brückengleichgewichtes entsteht. Wird die an den Klemmen 45 und 46 auftretende Spannung ihrem
Effektivwert nach gemessen, so lassen sich die Verhältnisse, die durch das Zusammenwirken des Ringsy- stems 5 mit dem zugeordneten System 16 des Läufers für die Wicklungsanordnungen auftreten, auch durch ein Schaubild nach Fig. 7 veranschaulichen.
DasSchaubild nach Fig. 7 zeigt die Effektivwerte der an den Klemmen 45 und 46 in Fig. 6 auftreten- den Wechselspannung abhängig von dem relativen Verstellwinkel der beiden Teile 5 und 16. Da, wie be- reits früher ausgeführt worden ist, die einzelne Lücke einen Zentriwinkel von 22, 50 hat, entsprechend
1/16 des vollen Zentriwinkels von 3600, so ist zu erkennen, dass sich jeweils in einem Intervall über einen solchen Winkelweg von 22, 50 an den Ausgangsklemmen 45 und 46 der Spannungswert Null und in einem nachfolgenden Intervall von 22, 50 bei dem gewählten Aufbau des Systemteiles 16 ein bestimmter
Spannungswert bestimmter Höhe entsprechend dem angeführten Effektivwert an den Klemmen 45 und 46 ergeben werden.
Aus der Fig. 7 ist zu entnehmen, dass sich bei einem vollständigen Umlauf des Teiles 16 also über einen Winkel von 3600 gegenüber dem Ringteil 5 acht Spannungsimpulse von gleicher Höhe ergeben mit entsprechenden, gleich langen Zwischenpausen. Die verschiedene Phasenlage der Wechselspannungsim- pulse, bezogen auf die Nullinie, ergibt sich, wie bereits angeführt, dadurch, dass entweder die beiden
Wicklungsanordnungen 40 und 42 an ihren Klemmen je einen höherenspannungswert aufweisen gegenüber denjenigen Spannungen, welche an den Wicklungsanordnungen 39 und 41 auftreten oder umgekehrt.
Die Flankensteilheit der Spannungsimpulse, welche sich gemäss Fig. 7 ergeben, hängt von der Bau- form der ausgeprägten Pole 23 - 26 an der Übertrittsstelle des magnetischen Flusses zum Läuferteil 14 bzw. 16 ab. Je geringer die Breitenausdehnung des einzelnen Poles in der Umfangsrichtung bzw. der Um- laufrichtung des Teiles 16 ist, desto grösser wird die Flankensteilheit der Spannungsimpulse, welche sich im Sinne des Schaubildes nach Fig. 7 ergeben.
Einen ähnlichen Aufbau bzw. eine ähnliche gemeinsame Arbeitsweise, wie sie für das System 5 im
Ständer und das System 16 im Läufer im Vorhergehenden beschrieben worden sind, haben auch die beiden zusammenarbeitenden Systeme 6 des Ständers und 17 des Läufers gemäss der Darstellung nach Fig. 3. Bei dieser Ausführung weist der Ständerteil 6 die ausgeprägten Pole 27 - 30 auf, von denen jeder je eine der
Wicklungen 49, 50, 51 bzw. 52 trägt. Diese Wicklungen 49 - 52 bilden wieder die Zweige einer Brücke, wie sie in Fig. 8 veranschaulicht ist. Die Klemmen an der Eingangsdiagonale dieser Brücke sind mit 53 und 54 bezeichnet, die Klemmen der Ausgangsdiagonale der Brücke mit 55 und 56.
Der metallische Teil des Rotors hat in diesem Falle einen abweichenden Aufbau gegenüber der Anordnung nach Fig. 2, indem
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in dem Mantelkörper des Rotors in diesem Falle zwei diametral gegenüberliegende Lücken vorhanden sind, von denen jede einem Zentriwinkel von 450 entspricht. Dieser Aufbau hat zur Folge, dass beim Um- lauf des Läuferteí1es der magnetisierbare Teil 17 inrhythmischen Abständen von 450 des Umlaufes eine
Veränderung des Spannungswertes herbeigeführt wird, der an den Klemmen der Ausgangsdiagonale 55 und I 56 der Brückenschaltung gemäss Fig. 8 auftritt. Das erfolgt aus den gleichen Gründen, wie es erläutert worden ist für die Anordnung nach Fig. 2.
Die entsprechenden Spannungsimpulse, welche sich als Effek- tivwert an den Klemmen 55 und 56 in Abhängigkeit von einem vollen Umlauf des Rotors des Messwertum- formers ergeben, veranschaulicht die Fig. 9 der Zeichnung.
Eine weitere Anordnung zweier einander zugeordneter Systeme im Ständer und Läufer der Anordnung nach Fig. l, u. zw. des Systems 7 des Ständerteiles und des Systems 18 des Rotorteiles, veranschaulicht in schematischer Darstellung die Fig. 4 der Zeichnung Die an dem Teil 7 vorgesehenen ausgeprägten Pole waren bereits früher erwähnt und sind mit 31 - 34 bezeichnet. Von diesen ausgeprägten Polen tragen die
Pole 31 und 33 je eine Wicklung 57 bzw. 58, die derart auf den Polen hinsichtlich ihres Wicklungssinnes angeordnet sind, dass sich die eingetragenen Polaritäten N und S für die ausgeprägten Pole ergeben. Diese beiden Wicklungen 57 und 58 bilden wieder gemäss Fig. 10 je einen Zweig einer elektrischen Brücke, de- ren andere beiden Zweige aus je einem Widerstand 59 bzw. 60 bestehen.
An den Klemmen 61 und 62 der
Eingangsdiagonale der Brücke liegt wieder die Wechselspannung. An den Klemmen 63 und 64 der Aus- gangsdiagonale der Brücke kann dann eine entsprechende Spannung abgenommen werden, wenn wieder in Übereinstimmung mit den vorausgehend geschilderten Anordnungen eine Luftspaltvergrösserung unter einem der Pole stattfindet und dadurch das vorher bestehende-Brückengleichgewicht gestört wird. Für die
Herbeiführung dieses Effektes ist in diesem Falle das System 18 am Läuferteil derart ausgebildet, dass es eine Lücke von 90 aufweist. Demzufolge ergibt sich nach etwa je 90 eine entsprechende Spannungs- änderung zwischen den Klemmen 63 und 64 der Brücke, deren Effektivwerte in Fig. 11 wieder in Abhän- gigkeit von der relativen Winkelverstellung der beiden Teile des Messwertumformers eingetragen sind..
In Fig. 5 ist die gegenseitige Zuordnung des nächsten Systempaares von Ständer und Läufer, u. zw. des
Ständersystems 8 und des Läufersystems 19 gezeigt. Der Ständerteil 8 besitzt in diesem Falle, wie be- reits früher angeführt, die ausgeprägten Pole 35 - 38. Von diesen tragen die Pole 35 und 38 je eine
Wicklung, von denen jedoch zunächst nur die Wicklung 72 auf dem Pol 35 in Betracht gezogen werden soll. Diese Wicklung 72 bildet den Zweig einer Brückenschaltung, die in Fig. 12 wiedergegeben ist. Die- ser Brücke gehören als weitere Zweige eine Drossel 65 konstanten Induktivitätswertes sowie zwei Wider- stände 66 und 67 an.
Die Brücke wird wieder an den Klemmen 68 und 69 ihrer Eingangsdiagonale mit
Wechselspannung gespeist, so dass im Falle einer Unsymmetrie der Brücke an den Klemmen 70 und 71 ein entsprechender Spannungsimpuls geliefert wird. Der zu dem System 8 des Ständers gehörende Läufer- teil 19 weist in diesem Falle eine Lücke von 1800 in seinem Mantelkörper auf. Es ist daher zu erkennen, dass durch das Zusammenwirken des Läuferteiles mit dem ausgeprägten Pol 35, der die Wicklung 72 trägt, nach einem jeweiligen Verstellwinkel von 1800 eine Änderung im Widerstand des magnetischen Flusswe- ges über den Pol 35 und damit des Induktivitätswertes der Wicklung 72 herbeigeführt wird.
Wie bereits angeführt, trägt das System 8 aber ausserdem an dem ausgeprägten Pol 38 noch eine Wicklung 73, welche gegebenenfalls auch, u. zw. in einem von dem Wicklungssystem 72 unabhängigen System, mit ausge- nutzt werden kann. Diese Wicklung 73 liegt wieder im Zweig einer elektrischen Brücke, wie siedle Fig. 13 veranschaulicht. Dieser Brücke gehört als zweiter Zweig wieder eine konstante Induktivität 74 an sowie in den weiteren Zweigen je ein Widerstand 75 bzw. 76. Diese Brücke ist an den Klemmen 77 und 78 ihrer
Eingangsdiagonale wieder mit Wechselspannung gespeist.
Wird das Brückengleichgewicht gestört durch Drehung des Läuferteiles 19 gegenüber dem Ständerteil 8, so dass die Induktivität der Wicklung 73 geän- dert wird, so ergibt sich ein entsprechender Spannungsimpuls an den Klemmen 79 und 80 der Ausgangs- diagonale der elektrischen Brücke. Von dem System nach Fig. 5 können infolgedessen über die beiden
Brücken Spannungsimpulse geliefert werden, wie sie die beiden Schaubilder nach den Fig. 14 und 15 ver- anschaulichen. Das eine der Systeme, z. B. mit der Wicklungsanordnung 72, liefert den Spannungsimpuls über 1800 Winkelweg nach Fig. 14, dasjenige mit der Wicklungsanordnung 73 entsprechend Fig. 15 einen
Impuls über die gleiche Winkellänge, jedoch mit Wegverschiebung von 900 gegenüber der Lage desSpan- nungsimpulses nach Fig. 14.
In den Fig. 2 und 3 war der Läuferaufbau jeweils derart gewählt, dass an dessen Mantelkörper diametral gegenüberliegende Lücken benutzt wurden. Es ist jedoch zu übersehen, dass eine gleichartige Wirkungsweise auch bereits dann erreicht wird, wenn an Stelle eines solchen Paares diametral gegenüberliegender Lücken jeweils nur eine Lücke benutzt wird. Diametral gegenüberliegende Lücken liefern einen
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grösseren Spannungsimpulswert an den Klemmen der Ausgangsdiagonale der Brücke.
Die Anordnung ist im Vorausgehenden ferner in bezug auf Fig. l derart geschildert worden, dass die ausgeprägten Pole der am Ständer axial hintereinander angeordneten Systeme jeweils derart einander zu- geordnet sind, dass die ausgeprägten Pole, in der Achsrichtung des Umformers betrachtet, einander dek- ken. Eine solche Ausführung ist natürlich nicht zwingenden Charakters. Der Aufbau einer Anordnung nach
Fig. 1 kann auch derart gewählt sein, dass die ausgeprägten Pole in den aufeinanderfolgenden Systemen um einen gewissen Winkel gegenüber den ausgeprägten Polen des in der Achsrichtung vorausgehenden Sy- stems versetzt werden. Auf diese Weise wird Raum gewonnen, so dass die Wicklungsanordnungen, die auf den einzelnen ausgeprägten Polen angeordnet sind, einfacher untergebracht werden können, also z.
B. die
Wicklung eines nachfolgenden Systems zwischen die Wicklungen des vorausgehenden Systems räumlich eintauchen kann. Es ist zu übersehen, dass auf diese Weise durch eine solche gegenseitige Versetzung der ausgeprägten Pole der aufeinanderfolgenden Systeme relativ zueinander in ihrer Umfangsrichtung. eine
Verkürzung der Baulänge gegenüber derjenigen erreicht werden kann, die sonst für einen solchen Mess- wertumformer nach Fig. 1 bedingt ist.
Im Vorausgehenden ist nur der grundsätzliche Aufbau des Messwertumformers geschildert und auf die bei der relativen Verstellung der beiden Teile des Messwertumformers von dem einzelnen System gelie- ferten Spannungsimpulse in bezug auf den Verstellweg bzw. -winkel eingegangen worden.
Wenn in der vorausgehenden Beschreibung immer diejenigen Teile, welche den inneren Teil des konzentrisch aufgebauten Systems bilden, als Teile des Läufers bezeichnet sind, so ist es natürlich keine notwendige Bedingung, dass der innere Teil jeweils der gegenüber dem andern ruhenden Teil verstellte Teil ist. Es könnte ebensogut der innere Teil feststehen und der äussere dazu konzentrische Teil mit den ausgeprägten Polen gegenüber dem ersteren verstellt werden.
Ausserdem könnte nicht der äussere Teil mit den ausgeprägten Polen versehen sein, sondern der innere Teil des Umformers die ausgeprägten Pole tragen und die entsprechenden dieser Pole die Wicklungsanordnungen tragen, welche den verschiedenen elektrischen Brücken angehören, während sinngemäss gleichzeitig der andere Teil als äussererumschliessender Teil an seiner inneren Mantelfläche mit den entsprechenden Lücken versehen ist. Auch in diesem Falle kann natürlich entweder das die Polschuhe tragende System oder der äussere konzentrische Teil mit den Lücken der gegenüber dem andern ruhenden Teil verstellte Teil sein. Bevorzugt wird man die Ausführung wählen, bei der keine Schleifringe für die Stromzuführung bzw. -entnahme benötigt werden, und bei welcher nur dasjenige System zu bewegen ist, welches das geringere Trägheitsmoment aufweist.
In Fig. 16 ist eine Zusammenstellung der Brückenanordnungen gezeigt, wie sie in der vorausgehenden Beschreibung in den Fig. 6, 8, 10, 12 und 13 veranschaulicht worden sind. In dieser Figur sind jeweils die
Wicklungsanordnungen in den einzelnen Brückenzweigen als auch die Widerstände wieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden, welche sie in den angegebenen Figuren haben. In dieser Figur ist auch die Drossel konstanten Wertes 65 eingetragen, welche als Hilfseinrichtung für den einen Zweig der Brücke nach der Fig. 12 benutzt worden ist. Ebenso sind die Widerstände eingetragen, welche in den Brükkenzweigen nach den Fig. 10, 12 benutzt worden sind, um jede der Brücken nach den angeführten Figuren zu einer vollständigen Brücke zu ergänzen.
In der Fig. 16 ist weiterhin gezeigt, wie die an den Ausgangsklemmen der einzelnen Brücken entstehenden Effektivwerte der Wechselspannungen je einer Gleichrichterbrücke zugeführt werden. So wird von den Ausgangsklemmen 45 und 46 der Brücke nach Fig. 6 die Gleichrichterbrücke 81 gespeist. Von den Klemmen 55 und 56 der Ausgangsdiagonale der Brücke 8 wird die Gleichrichterbrücke 82 gespeist. Von den Klemmen 63 und 64 der Ausgangsdiagonale der elektrischen Brücke nach Fig. 10 wird die Gleichrichterbrücke 83 gespeist. Von den elektrischen Brücken nach den Fig. 12 und 13 ist in die Fig. 16 nur die Brücke nach Fig. 12 übernommen. Von den Klemmen 70 und 71 ihrer Ausgangsdiagonale wird die Gleichrichterbrücke 84 gespeist. Alle Gleichrichterbrücken 81 - 84 liegen mit dem einen Gleichstrompol an der gemeinsamen Minusleitung 85.
Von dem Pluspol jeder der Gleichrichterbrücken 81 - 84 führt je eine der Leitungen 86, 87, 88 und 89 zu den Ausgangsklemmen 90 - 93 der Anordnung. An dieser Schaltung nach Fig. 16 werden somit jeweils Spannungsimpulse zwischen der Leitung 85 und 86 bzw. 85 und 87 bzw. 85 und 88 bzw. 85 und 89 gewonnen. Diese einzelnen Spannungsimpulse werden einem gemeinsamen System als Binärwert zugeführt, der der jeweí1ígenrelativen Ver- stellung bzw. Winkelstellung der beiden gegeneinander verstelltenSysteme des Messwertumformers entspricht. In dieser nicht besonders dargestellten Anordnung wird dieser Binärwert dann als Informationswert übernommen und zur weiteren digitalen Informationsverarbeitung verwendet.
So kann der angelieferte Wert beispielsweise mit einem andern binären Sollwert oder aber mit andern Werten verglichen werden oder auch zur weiteren Verarbeitung, z. B. in einem Digitalrechner, verwendet werden.
Die binären Werte, die durch einen solchen Messwertumformer geliefert werden, sollen nunmehr
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noch zunächst an Hand der Fig. 17 erläutert werden. In dieser sind die von den vier Systemen nach einer beispielsweisen Ausführung nach Fig. 1 gelieferten Spannungsimpulse nochmals in einer Zusammenstellung veranschaulicht worden. In der Zeile a sind die zwischen den Klemmen 90 und Minus auftretenden Spannungsimpulse U in der Zeile b die zwischen den Klemmen 91 und Minus auftretenden Spannungsimpulse Ub, in der Zeile c die zwischen den Klemmen 92 und Minus auftretenden Spannungsimpulse Uc und in Zeile d die zwischen den Klemmen 93 und Minus auftretenden Spannungsimpulse Ud aufgetragen.
Das System Ist nach der Darstellung ein solches, welches entsprechend dem hier verwendeten Vie- rercode 16 Stellungseinheiten 0 - 15 am Messwertumformer aufweist. Die entsprechenden binären Werte zu den Dezimalzahlen 0 - 15 sind in der neben der Fig. 17 stehenden Tabelle nach Fig. 17 a wiedergegeben. Aus dem binären Wert ergibt sich jeweils der Wert der entsprechenden Dezimalzahl durch die Sum-
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- d.21 = 2, in der Kolonne c den Wert 22, in der Kolonne d den Wert 23.
Aus dem binären Wert 0 L L 0 dieses Systems ergibt sich die Dezimalzahl nach Fig. 17a, durch die Summenbildung der Werte
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ergibt sich nach Fig. 17 für die Stellung 6 kein Spannungsimpuls in der Leitung a entsprechend dem Anschluss 90, jedoch ein Spannungsimpuls in der Leitung b entsprechend dem Anschluss 91, ebenso ein Spannungsimpuls in der Leitung c entsprechend dem Anschluss 92 und kein Spannungsimpuls in der Leitung d entsprechend dem Anschluss 93. Ein Vergleich mit der Tabelle nach der Zusammenstellung 17a zeigt nach der gegebenen Erläuterung, dass die auf den Leitungen a-b-c-d auftretenden Impulse 0-L-L-0 als binärer Wert die Dezimalzahl 6 im System kennzeichnen. Eine kritische Betrachtung eines Systems bei einer Arbeitsweise nach Fig. 17 zeigt, dass ein gleichzeitiger Wechsel aller Impulse auftreten kann, wie es z.
B. am rechten Ende der Fig. 17 zu erkennen ist. Eine Weiterschaltung um einen Schritt würde also von der Zahl 15 auf die Zahl 0 führen, wobei aber alle vier Impulse gleichzeitig verschwinden müssen. Durch fabrikationstechnische Toleranzen ist ein gleichzeitiges Verschwinden der Impulse nur schwer zu realisieren. Es könnten dabei, wenn einer der vier Impulse zuerst verschwindet, erhebliche Stellungsfehler in der als binärer Wert gelieferten Information auftreten. Diesem Mangel lässt sich dadurch begegnen, dass statt eines normal binären Codes, wie er bei dem System nach Fig. 17 zur Anwendung gelangt ist, ein sogenannter reflektiert binärer Code, der auch die Bezeichnung Gray-Code hat, benutzt wird, wie es durch die Fig. 18 und die zugehörige Tabelle 18a veranschaulicht wird.
Ein Vergleich der Impulsfolgen in den verschiedenen Stellungen gegenüber den entsprechenden Stellungen nach Fig. 17 lässt erkennen, dass bei diesem System beim Übergang von einer Stellungseinheit in die nächste jeweils immer nur ein Spannungsimpuls in einem der vier Leitungszüge geändert wird. Bei Fertigungstoleranzen kann der grösstmög-
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Der jeweilige Dezima1wert zu dem zugehörigen reflektiert binären Wert wird gewonnen, indem die jeweiligen Werte in den Kolonnen in der Reihenfolge von d, c, b und a wieder summiert werden. Hiebei erhält der erste auftretende L-Wert positives Vorzeichen und die nachfolgend auftretenden L-Werte erhalten dann in ihrer Folge abwechselnd negatives und positives Vorzeichen.
Um den zu einem reflektiert binären Wert gehörigen Dezimalwert nach der Tabelle gemäss dieser Lehre zu ermitteln, sei beispielsweise der reflektiert binäre Wert benutzt, der zu dem Wert der Dezimalzahl 6 gehört. Zu ihr gelangt man durch die Summenbildung
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Dass diese Impulsfolge zu der Dezimalzahl 6 führt, ist auch aus der Fig. 18 zu entnehmen. Nach dieser gehört zum Dezimalwert 6 in der Zeile a ein L-Wert, in der Zeile b ein Nullwert, in der Zeile c ein L-Wert und in der Zeile d ein Nullwert.
In dem vorliegenden Beispiel wurde, wie schon angeführt, für die binäre Codierung der Dezimalzahlen ein Vierercode verwendet, mit dem sechzehn Stellungseinheiten eindeutig übertragen werden können. Statt dessen kann die Codierung auch für grössere oder kleinere Exponenten der Basis 2 gewählt werden.
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So kann z. B. an Stelle einer Vierercodierung eine Sechsercodierung benutzt werden. Diese bedingt dann sinngemäss eine entsprechend angepasste Ausbildung des Messwertumformers. Diese würde darin bestehen, dass anstelle der vierPolringe imStändersystem sechs benutzt und gleichzeitig am Läufer noch zwei entsprechende Gegensysteme zu den ausgeprägten Polen dieser zusätzlichen Ständerteile vorgesehen werden.
Die Zentriwinkel der an diesen zusätzlichen Systemen des Läufers benutzten Lücken wurden dann an dem ersten zusätzlichen Ring den halben Betrag des Winkels des an dem andern System benutzten kleinsten Zentriwinkel haben und an dem zweiten zusätzlichen Ring wieder den halben Zentriwinkel des Zentriwinkels dieses ersten zusätzlichen Systems. Durch eine solche Sechsercodierung würde statt einer Anzahl
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eine beliebige Stellenzahl in dem Binärwert ausgelegt werden. Es ergibt sich in dieser Hinsicht nach oben zu nur eine Grenze durch die mechanische Herstellbarkeit, insbesondere unter dem Gesichtspunkt der zu beherrschenden Toleranzen.
Praktische Forderungen können eine derart hohe Stellenzahl des Binärwertes erwünscht erscheinen lassen, dass sich diese an einem einzigenMesswertumformer nicht mehr in einer konstruktiv tragbaren Bau- form beherrschen lassen. In solchen Fällen können erfindungsgemäss mehrere solche Messwertumformer- einheiten in einer mechanischen Kaskadenschaltung ihrer verstellbaren Teile benutzt werden. Die ein- zelnen mechanisch zu verstellenden Teile der Messwertumformereinheiten sind dann über ein entspre- chendes Übersetzungsgetriebe miteinander verbunden.
Das in jedem dieser Übersetzungsgetriebe zwischen zwei Messwertumformereinheiten benutzte Übersetzungsverhältnis entspricht dabei seinem Wert der gröss- ten Zahl der Messwerte des einzelnen Messwertumformers, bezogen auf dessen maximal möglichen Ver- stellweg, also im Falle einer motorähnlichen Ausbildung des Messwertumformers bei einer vollen Umdrehung des Läufers.
Eine solche Kaskadenanordnung in Form mehrerer Messwertumformer, die also einen mehrstufigen
Charakter haben, weist somit im Falle einer Kaskade aus zwei Stufen eine Grobstufe und eine Feinstufe auf, während bei einer dreistufigen Kaskade dann sinngemäss eine Grob-, Mittel- und Feinstufe vorlie- gen. Die bei einer Verstellung der Messwertumformeranordnung den grössten Verstellweg zurücklegende Einheit ist dabei sinngemäss die Feinstufe. Bei Benutzung mehrerer Stufen ergibt sich eine gesamte An- zahl von Messwerten, die gleich derjenigen eines Messwertumformers potenziert mit der Zahl der kaskadierten gleichartigen Messwertumformer ist.
Eine erfindungsgemässe Einrichtung ist auch in der einfachsten Bauform vorteilhaft anwendbar, nach welcher am Ständer und Läufer nur je ein System vorhanden ist. Eine solche Anordnung lässt sich anwenden im Sinne eines Messwertumformers, wenn es sich z. B. darum handelt, eine Folge von Spannungsim- pulsen auszuzählen und aus ihrer in einem bestimmten Zeitraum auftretenden Zahl auf die gemessene physikalische Grösse zu schliessen. Diese kann z. B. ein Mass für die Drehzahl oder den zurückgelegten Weg darstellen.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Messwertumformer zur Umformung analoger physikalischer Grössen in Digitalwerte, wobei gegen- über einem System von mit Wicklungen versehenen Kernen ein zweiter Teil zur Erzeugung von Spannungsimpulsen in den Spulen verstellt wird, gekennzeichnet durch zwei relativ zueinander verstellbare magnetisch leitfähige Teile, von denen der erste Teil aus einem oder mehreren Systemen mit ausgeprägten Polen besteht, und mindestens einer dieser Pole eine mit Wechselstrom gespeiste Wicklung trägt, während der zweite Teil aus einer entsprechenden Anzahl von solchen den Systemen des ersten Teiles zugeordneten Systemen mit Teilen zur Bildung von magnetischen Brücken zwischen den ausgeprägten Polen der Systeme des ersten Teiles in einer derartigen Verteilung in der relativen Verstellungsrichtung beider Teile besteht,
dass bei der relativen Verstellung der beiden Teile von jedem der mit Wicklung versehenen Systeme des ersten Teiles eine Folge von elektrischen Spannungsimpulsen als Mass der relativen Verstellung der beiden Teile geliefert werden kann.