CS209206B1

CS209206B1 - Load-independent wiring for phase-cycling measurement systems

Info

Publication number: CS209206B1
Application number: CS218978A
Authority: CS
Inventors: Bernd Kiel; Frank Riedel; Siegfried Wildner
Original assignee: Bernd Kiel; Frank Riedel; Siegfried Wildner
Priority date: 1977-04-11
Filing date: 1978-04-04
Publication date: 1981-11-30
Also published as: DD131814A1

Abstract

Vynález se týká zapojení pro buzení, nezávislém ί na zatížení, fázově cyklických měřicích systémů,) pracujících podle transformátorového principu,: které mají nejméně jedno budicí vinutí s budicím ; obvodem, kterému jsou přiváděny střídavé signály. Úkolem vynálezu je vytvořit budicí zapojení ; nezávislé na změnách zátěže, pro fázově cyklické induktivní měřicí systémy. Tento úkol se podle vynálezu dosáhne tím, že budicí obvod je tvořen operačním zesilovačem a v sérii s budicím vinutím je uspořádán měřicí odpor, mezi výstup operačního zesilovače a jeho ! záporný vstup je zapojen zpětnovazební odpor \ a záporný vstup operačního zesilovače je připojen na vstup zapojení přes druhý měřicí odpor.The invention relates to a circuit for the excitation, independent of the load, of phase-cyclic measuring systems,) operating according to the transformer principle,: which have at least one excitation winding with an excitation circuit to which alternating signals are supplied. The object of the invention is to create an excitation circuit, independent of load changes, for phase-cyclic inductive measuring systems. This object is achieved according to the invention in that the excitation circuit is formed by an operational amplifier and a measuring resistor is arranged in series with the excitation winding, a feedback resistor is connected between the output of the operational amplifier and its ! negative input, and the negative input of the operational amplifier is connected to the input of the circuit via a second measuring resistor.

Description

Vynález se týká zapojení pro buzení, nezávislém ί na zatížení, fázově cyklických měřicích systémů,) pracujících podle transformátorového principu,: které mají nejméně jedno budicí vinutí s budicím ; obvodem, kterému jsou přiváděny střídavé signály.The invention relates to a load-independent excitation circuit for phase-cyclic measurement systems operating according to the transformer principle and having at least one excitation winding with excitation; the circuit receiving the AC signals.

Úkolem vynálezu je vytvořit budicí zapojení ; nezávislé na změnách zátěže, pro fázově cyklické induktivní měřicí systémy.It is an object of the invention to provide an excitation circuit; independent of load changes, for phase cyclic inductive measuring systems.

Tento úkol se podle vynálezu dosáhne tím, že budicí obvod je tvořen operačním zesilovačem a v sérii s budicím vinutím je uspořádán měřicí odpor, mezi výstup operačního zesilovače a jeho ! záporný vstup je zapojen zpětnovazební odpor \ a záporný vstup operačního zesilovače je připojen na vstup zapojení přes druhý měřicí odpor.This object is achieved according to the invention in that the excitation circuit is formed by an operational amplifier and a measuring resistor is arranged in series with the excitation winding, between the output of the operational amplifier and its amplifier. the negative input is connected to the feedback resistor \ and the negative input of the operational amplifier is connected to the input input via the second measuring resistor.

(Obr.)(Giant.)

209206 _____________________________________ iVynález se týká zapojení pro buzení, nezávislém na zatížení, fázově cyklických měřicích systémů, pracujících podle transformátorového principu, které mají nejméně jednobudicí vinutí s budicím obvodem, kterému jsou přiváděny střídavé signály. J' i - ! ·The invention relates to a load-independent excitation circuit for phase-cyclic measurement systems operating according to the transformer principle, having at least a single-wound winding with an excitation circuit to which alternating signals are supplied. Her - ! ·

Takovéto měřicí systémy sepoužívají pro měření zejména polohy a, úhlů a mají v principu vinutí stupnice a dvě navzájem o 90° pootočená budicí vinutí. , -J í '.J ?Such measuring systems use, in particular, the positions [alpha], [theta] and the angles and, in principle, have a scale winding and two field windings which are rotated by 90 [deg.] Relative to each other. "-J í" .J?

Je známo takové budicí vinutí pro měřicí zařízení polohy pro vytváření elektrických signálů, které procházejí zátěží měřicího vinutí polohy, viz DEOS 22 61 218. : Jj T ?Such an excitation winding is known for a position measuring device for generating electrical signals that pass through the load of the position measuring winding, see DEOS 22 61 218.: Jj T?

Přitom se připojování a odpojování zátěže proí nejméně jedním budicím obvodem, který je připojen na proudový zdroj. U tohoto budicího vinutí neprotél během časových intervahodnoty. Aby se prou$ napájecího zdroje ory změně proudu, kpždou buzenou zátěž a pomocná y io provozu střídavě jením a hlavní zátěží, zapojenou za tímto obvodem. U jiného fázového cyklického měřicího systému, u kterého se mají vybuzovat sinusové vinutí a kosinusové vinutí, musí se pak uspořádat přídavně dva zatčžovad odpory a dva budicí obvody.,The connection and disconnection of the load is carried out by at least one excitation circuit which is connected to the power source. With this excitation winding, it did not resist during the time intervals. In order for the power supply current to flow through the change of current, each time the load and the auxiliary power are switched on, alternating with the main load connected downstream of this circuit. In another phase cyclic measuring system, in which sine and cosine windings are to be excited, two additional resistors and two excitation circuits must then be provided.

časových inti lů dosahuje své dové a napěťo’ udrželo konstantním protékajícího zátěží, jé uspořádán pomocný zátěž, které jsou uvi s hlavním btime intil reaches its bottom and tensely kept constant flowing load, which is arranged auxiliary load, which are

mě jejich velké náročnosti na prvky obvodové techniky také v jejich funkci. Jsou nutné velmi nákladné vyladovací práce, aby se obvody hlavní zátěže a pomocné zátěže co nejvíce sladily vzhledem k jejich závislosti na proudovém napájecím zdroji. Přitom není ý důsledku přepínání z budicího obvodu na pomocný budicí obvod a obráceně zajištěno absolutně rovnoměrné zatížení proudového napájecího zdroje, neboť během přepínacích pochodů se stále vyskytují prudké změny zátěže. Přitom je třeba proudový napájecí zdroj dimenzovat v důsledku ztrátového výkonu pomocné zátěže mnohem více, než-li je hutné pro provoz, respektive buzení měřicího systému. Takto vytvořené budicí zapojení je použitelné jen pro zcela určitý měřicí systém.their great demands on the elements of circuit technology also in their function. Very expensive tuning work is required to align the main load and auxiliary load circuits as much as possible due to their dependence on the power supply. In this case, the changeover from the excitation circuit to the auxiliary excitation circuit is not ensured, and vice versa, an absolutely uniform load on the power supply is not ensured, since abrupt changes in the load still occur during the switching processes. Due to the power dissipation of the auxiliary load, the power supply has to be dimensioned much more than is dense for operation or excitation of the measuring system. The excitation circuit created in this way can only be used for a specific measuring system.

Účelem vynálezu je snížit náklady na obvodové prvky pro budicí zapojení a současně vytvořit budicí zapojení nezávislé na změnách zátěže, pro fázově cyklické induktivní měřicí systémy.The purpose of the invention is to reduce the cost of the circuit elements for the excitation circuit and at the same time to make the excitation circuit independent of load variations for phase cyclic inductive measurement systems.

Úkolem vynálezu je vytvořit zapojení s budicím obvodem na střídavé 'signály pro buzení fázově cyklických induktivních měřicích systémů, které je při jednoduché konstrukci necitlivé na měnící se zatížení a současně je použitelné pro více měřicích systémů.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an AC drive circuit for generating phase cyclic inductive measurement systems that is insensitive to varying loads in a simple design and is applicable to multiple measurement systems.

Podle vynálezu se tento úkol řeší tím, že budicí obvod je tvořen operačním zesilovačem a v sérii s budicím vinutím je uspořádán první měřicí odpor. -------------Mezi výstup operačního zesilovače a jeho zápor-, ný vstup je zapojen zpětnovazební odpor a záporný vstup operačního zesilovače je připojen na vstup zapojení přes druhý měřicí odpor.According to the invention, this object is achieved in that the excitation circuit is formed by an operational amplifier and a first measuring resistor is arranged in series with the excitation winding. ------------- A feedback resistor is connected between the output of the operational amplifier and its negative input, and the negative input of the operational amplifier is connected to the wiring input via the second measuring resistor.

Vynález bude v dalším textu blíže objasněn na příkladu provedení, Znázorněném na výkresu. Na t0mto výkresu je znázorněno zapojení pro buzení, nezávislém na zatížení, jednoho z obou vinutí fázově cyklického měřicího systému, přičemž zpravidla fázově dklické měřicí systémy mají na primární straně dvě vinutí, natočená o 90°, která se v důsledku buzení dvěma o 90° fázově posunutými signály stejné frekvence a amplitudy označují jako sinusová a kosinusová vinutí. Protože sb pro buzení .obou vinutí používají stejná zapojení, je v příkladuThe invention will be explained in more detail below with reference to the example of embodiment shown in the drawing. This drawing shows a load-independent excitation circuit for one of the two windings of a phase-cyclic measuring system, and as a rule, phase-dependent measuring systems have two windings 90 ° rotated on the primary side, They refer to sinusoidal and cosine coils as offset signals of the same frequency and amplitude. Since sb uses the same wiring to drive both windings, it is in the example

záporný vstup i operačního zesilovače stabilizači spojen s referenčním potenciálem. Na výstup operačního zesilovače A je připojen jeden odpor Rl pro měření proudu, tekoucího budicím i vinutím LI, spojen s referenčním potenciálem.the negative input i of the opamp stabilizer connected to the reference potential. One resistor R1 is connected to the output of the operational amplifier A for measuring the current flowing through the excitation and winding L1 and connected to the reference potential.

S budicím vinutím LI je induktivně svázáno další vinutí L2, to je vinutí stupnice. Přípoje tohoto vinutí L2 jsou za účelem dálšího zpracování signálu, vytvořeného fázově cyklickým měřicím systémem, spojeny s dalšími jednotkami, neznázoměnými na výkrese. Dále je přípoj vinutí LI, který je spojen s prvním měřicím odporem Rl, připojen přes zpětnovazební odpor R3 k zápornému vstupu operačního zesilovače A.A further winding L2, i.e. a scale winding, is inductively coupled to the excitation winding L1. The connections of this winding L2 are connected to other units (not shown in the drawing) for further processing of the signal generated by the phase cyclic measuring system. Furthermore, the winding connection L1, which is connected to the first measuring resistor R1, is connected via a feedback resistor R3 to the negative input of the operational amplifier A.

Funkce zapojení je následující:The wiring function is as follows:

Signál, přivedený na vstup E ve tvaru sinusové nebo kosinusové střídavé veličiny, se dostane přes druhý měřicí odpor R2 na záporný vstup operačního zesilovače A, přičemž na druhém měřicím Odporu R2 se vytvoří napětí, které je úměrné proudu signálu na vstupu E. Zesílený signál, vyskytující se na výstupu operačního zesilovače A, protlaSuje proud, úměrný jeho velikosti, budicím vinutím LI fázově cyklického měřicího systému a měřicím odporem Rl, na kterém vzniká úbytek napětí, úměrný protéká jí čímu proudu. Toto napětí se vede jako zpětnovazební signál přes zpětnovazební odpor R3, tvořící zápornou zpětnou vazbu, k zápornému vstupu operačního zesilovače A. Přitom působí signál, přivedený na záporný vstup operačního zesilovače A a zpětnovazební signál navzájem proti sobě, neboť operační zesilovač A vytváří fázové posunutí oj 180°. Pomocí této zpětné vazby se vyrovnají výkyvy zátěže, vyvolané změnou velikosti vinutí L2 stupnice pro provádění měření různých délek a touto zpětnou vazbou se udržuje proud, protékající budicím vinutím LI, na konstantní velikosti.The signal applied to input E in the form of a sinusoidal or cosine alternating variable is passed through the second measuring resistor R2 to the negative input of the operational amplifier A, creating a voltage on the second measuring resistor R2 proportional to the current of the input E signal. occurring at the output of the operational amplifier A, attenuates the current proportional to its magnitude, the excitation winding L1 of the phase cyclic measuring system and the measuring resistor R1 at which a voltage drop occurs, proportional to the current flowing therethrough. This voltage is applied as a feedback signal via the feedback resistor R3, forming the negative feedback, to the negative input of the operational amplifier A. The signal applied to the negative input of the operational amplifier A and the feedback signal opposite each other, since the operational amplifier A generates a phase shift 180 °. With this feedback, the load fluctuations induced by changing the magnitude of the winding L2 of the scale to measure different lengths are compensated, and this feedback keeps the current flowing through the excitation winding L1 at a constant magnitude.

Dále je možné, uspořádat mezi operačním zesilovačem A a měřicím odporem Rl místo jednoho budicího vinutí LI, několik sériově spojených budicích vinutí, neboť vznikající výkyvy zátěže se rovněž mohou kompenzovat samočinným vyladěním. V mnoha případech se potřebuje pro měření polohy u obráběcích strojů několik měřicích systémů, pro které se může tímto způsobem použít společně budicí vinutí. U všech variant použití se vytváří ve vinutích stupnice měřicích systémů střídavá veličina, která zabezpečuje při dalším zpracování bezchybné měření polohy pohyblivých částí u obráběcích strojů.Furthermore, it is possible to arrange several excitation windings in series between the operational amplifier A and the measuring resistor R1 instead of one excitation winding L1, since the resulting load fluctuations can also be compensated by self-tuning. In many cases, several measuring systems are required for position measurement in machine tools, for which the field winding can be used together in this way. In all application variants, an alternating quantity is created in the windings of the measuring system scale, which ensures further error-free measurement of the position of the moving parts in machine tools.

Claims

SUBJECT

OF THE INVENTION

Load-independent excitation circuits of phase-cyclic measuring systems operating according to the transformer principle, having at least one excitation winding with an excitation circuit to which alternating signals are supplied, characterized in that the excitation circuit is formed by an operational amplifier (A) and in series with the field winding (L1), a measuring resistor (R1) is arranged, a feedback resistor (R3) is connected between the output of the operational amplifier (A) and its negative input, and the negative input of the operational amplifier (A) is connected to the input (E) a second measuring resistor (R2).