<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft eine digitale Schaltungsanordnung zur Winkelerfassung der Wellenlage zweier rotierender Drehfeldmaschinen, an deren Winkelschrittgeber ein Koinzidenzgatter angeschlossen ist, dem mindestens ein Schaltglied mit Integrierverhalten und eine analoge Ausgangsstufe nachgeschaltet sind.
In Industriezweigen, in denen Schwerstmaschinen Verwendung finden, ist es üblich, zwei Maschinen in Betrieb zu nehmen, die mit einem bestimmten Phasenwinkel zueinander rotieren. Dadurch heben sich bestimmte Schwingungen auf. Die bei einem derartigen Betrieb von zwei Maschinen auftretende resultierende Schwingung ist für die Umwelt nicht mehr von Bedeutung.
Eine Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art ist aus der DE-AS 1588961 bekannt.
Nachteilig bei dieser Anordnung ist, dass bei niedriger Maschinendrehzahl die Erfassung der Winkeldifferenz nicht optimal ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zu schaffen, mit der die Winkeldifferenz zweier Maschinen direkt erfasst werden kann.
Die digitale Schaltungsanordnung der eingangs angeführten Art, mit der die obige Aufgabe gelöst wird, ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass von einer zur Rückstellung des Integrators dienenden UND-Verknüpfung der eine Eingang über eine Zeitstufe und der zweite Eingang direkt an den Ausgang des eingangsseitigen Koinzidenzgatters angeschlossen ist, dass der Ausgang der UND-Verknüpfung über eine Gleichrichterdiode mit dem Eingang des Integrators verbunden ist und dass der Ausgang des ausgangsseitigen Analogwertspeichers mit einem Anzeigeinstrument verbunden ist.
Mit dieser erfindungsgemässen Schaltungsanordnung zur Erfassung der Winkeldifferenz zweier rotierender Maschinen ist es erstmals möglich, auch bei niedriger Maschinendrehzahl eine direkte Anzeige der Winkeldifferenz zu erhalten. Jede Maschinenwelle erhält eine halbkreisförmige Segmentscheibe, die von einem Näherungsinitiator abgetastet wird und in entsprechende elektrische Impulse umgewandelt wird. Die in der Koinzidenzschaltung festgestellte Überlappung der Geberimpulse ist direkt proportional dem Differenzwinkel und könnte durch ein mittelwertbildendes Anzeigeinstrument direkt angezeigt werden. Bei hoher Drehzahl würde diese Anordnung genügen.
Ist aber die Maschinendrehzahl sehr niedrig und damit auch die Impulsfrequenz für den Geber und somit auch der Koinzidenzschaltung, so ergibt sich am Anzeigeinstrument eine unruhige Anzeige bzw. bei Verwendung eines stark gedämpften Instrumentes eine sehr grosse Trägheit. Eine optimale Anzeigegenauigkeit ist daher bei niedriger Drehzahl der Maschinen mit dieser einfachen Schaltungsanordnung nicht gegeben. Durch den erfindungsgemässen Schaltungsaufbau wird bei diesem Betriebszustand aber eine genaue Anzeige ermöglicht.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind von einer weiteren zur Rückstellung des Analogwertspeichers dienenden UND-Verknüpfung der eine Eingang über einen Inverter und der zweite Eingang über die Zeitstufe am Ausgang des eingangsseitigen Koinzidenzgatters angeschlossen und der Ausgang der weiteren UND-Verknüpfung ist über eine Serienschaltung eines ohmschen Widerstandes und einer Gleichrichterdiode mit dem Eingang des Analogwertspeichers verbunden. Dadurch wird eine extrem rasche Reaktion des Anzeigeinstrumentes auf eine Änderung des Phasenwinkels der beiden Maschinen bzw. der Impulsspannungen erreicht. Ausserdem wird auch hier durch den geringen Bauteilaufwand die Störanfälligkeit wesentlich herabgesetzt.
Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht die Zeitstufe aus einem Kondensator-Widerstandsglied, einem Trigger und einer eingangsseitigen für die Rückfallverzögerung dienenden Gleichrichterdiode. Durch die Zeitstufe wird die Rückstellung des Integrators nach Anpassung an den Analogwertspeicher ermöglicht.
Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung ist auch darin zu sehen, dass zur Abtastung des Analogwertspeichers ein als Spannungsfolger geschalteter Differenzverstärker vorgesehen ist. Dadurch hat die Bürde des Anzeigeinstrumentes keinen Einfluss auf die Anzeigegenauigkeit.
Die Erfindung wird an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Fig. l zeigt die Grundschaltung und Fig. 2 ein praktisches Ausführungsbeispiel.
Die Grundschaltung gemäss Fig. 1 dient zur direkten Anzeige einer Winkeldifferenz zweier sich drehender Maschinen. Dies erfolgt so, dass jede Maschinenwelle eine halbkreisförmige Segmentscheibe erhält, die von einem Näherungsinitiator abgetastet wird und in entsprechende elektrische Impulse umgewandelt wird. Die in dem Koinzidenzgatter --U1-- festgestellte Überlappung der Gebersignale ist direkt proportional dem Differenzwinkel und kann durch ein mittelwertbildendes Instrument --A-- direkt angezeigt werden. Bei hoher Drehzahl der Maschinenwellen genügt diese Anordnung.
Ist die Maschinen-
<Desc/Clms Page number 2>
drehzahl sehr niedrig, d. h. die Impulsfrequenz der Geber und damit auch des Koinzidenzgatters ist niedrig, ergibt sich entweder eine sehr unruhige Anzeige oder bei extrem starker Dämpfung des Anzeigeinstrumentes eine sehr grosse Trägheit bei einer Winkeldifferenzänderung.
Gemäss Fig. 2 ist die Anzeige auch bei niedriger Impulsfrequenz stabil und Winkeldifferenzänderungen werden ohne Verzögerung angezeigt. Man erzielt dies durch Integration jedes einzelnen Ausgangsimpulses des Koinzidenzgatters--U1--sowie rückwirkungsfreie Übertragung des zum Ende jedes Impulses im Integrator gespeicherten Wertes in einen zweiten Speicher --C2-- und rückwirl ungsfreie Abtastung dieses Speichers --C2-- durch ein Anzeigeinstrument --A--.
Die Rückwirkungsfreiheit wird durch die Verstärker --V1 bzw. V2-- erreicht. Die Abtastung bzw. das Rücksetzen des Integrators und des Speichers --C2-nach Ende jedes Ausgangsimpulses der UND-Verknüpfung--U1--wird durch logische Verknüpfung aus dem Ausgangssignal einer Zeitstufe, die aus dem Kondensator --C3--, dem Widerstand --R3-- und dem Trigger --St-- besteht und dem Ausgangssignal des Koinzidenzgatters --U1-- gesteuert. Zu Beginn jedes Ausgangsimpulses des Koinzidenzgatters --U1-- hat der Integrator den Wert 0 und läuft während der Dauer des Impulses hoch. Nach dem Ende des Impulses sperrt die Gleichrichterdiode --D1-- und der Integrator bleibt in der letzten Stellung.
Unmittelbar nach Ende des Impulses wird der Analogwertspeicher --C2-- durch die UND-Verknüpfung --U2-- auf das Ausgangssignal des Integrators geklemmt. Die Klemmzeit wird bestimmt durch die Laufzeit der Zeitstufe --C3, K3, St--. Das Rückschalten der Zeitstufe beendet die Klemmung und setzt über die UND-Verknüpfung --U3-- und die Diode --D5-- den Integrator auf seinen 0-Wert zurück und die Einrichtung ist bereit für den nächsten Eingangsimpuls.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Digitale Schaltungsanordnung zur Winkelerfassung der Wellenlage zweier rotierender Drehfeldmaschinen, an deren Winkelschrittgeber ein Koinzidenzgatter angeschlossen ist, dem mindestens ein Schaltglied mit Integrierverhalten und eine analoge Ausgangsstufe nachgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass von einer zur Rückstellung des Integrators (Dl, VI, Cl, R1) dienenden UND-Verknüpfung (U3) der eine Eingang über eine Zeitstufe und der zweite Eingang direkt an den Ausgang des eingangsseitigen Koinzidenzgatters (Ul) angeschlossen ist, dass der Ausgang der UND-Verknüpfung (U3) über eine Gleichrichterdiode (D5) mit dem Eingang des Integrators (Dl, VI, Cl, Rl) verbunden ist und dass der Ausgang des ausgangsseitigen Analogwertspeichers (C2, D2, V2)
mit einem Anzeigeinstrument (A) verbunden ist.