DE1218172B - Anordnung zur Verschluesselung der Winkelstellung einer Welle - Google Patents

Anordnung zur Verschluesselung der Winkelstellung einer Welle

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DE1218172B
DE1218172B DEC31000A DEC0031000A DE1218172B DE 1218172 B DE1218172 B DE 1218172B DE C31000 A DEC31000 A DE C31000A DE C0031000 A DEC0031000 A DE C0031000A DE 1218172 B DE1218172 B DE 1218172B
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resolver
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DEC31000A
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Andre Bonnal
Michel Poliet
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CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
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    • G08C19/00Electric signal transmission systems
    • G08C19/38Electric signal transmission systems using dynamo-electric devices
    • G08C19/46Electric signal transmission systems using dynamo-electric devices of which both rotor and stator carry windings
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

  • Anordnung zur Verschlüsselung der Winkelstellung einer Welle Die Erfindung. bezieht sich auf Anordnungen zur binären Verschlüsselung der Stellung einer Welle, insbesondere auf Anordnungen dieser Art, bei denen Resolververschlüsseler angewendet werden, deren Drehzahlen in geeigneter Weise so gestaffelt sind, daß die Grobauflösung des Meßwertes durch die langsamste Stufe erfolgt, während die schnelleren Stufen eine größere Genauigkeit liefern.
  • Bei bekannten Anordnungen dieser Art ist die binäre Gesamtzahl Störungen unterworfen, wenn die Ziffer mit dem höchsten Stellenwert in einem Verschlüsseler zu Null wird oder von Null nach Eins geht und die im unmittelbar langsameren Verschlüsseler erscheinende Zahl geringfügig voreilt oder nacheilt. Dadurch ergeben sich zwar nur vorübergehende, aber verhältnismäßig beträchtliche Fehler in dem verschlüsselten Wert des Winkels, welche bei zahlreichen Anwendungen, die dauernd eine große Präzision erfordern, nicht zulässig sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zählung in jeder Stufe in dem gewünschten Sinn und um den gewünschten Wert so zu verändern, daß jede Störung dieser Art vermieden wird, wobei zu diesem Zweck der Zustand am Ausgang mit dem höchsten Stellenwert der unmittelbar schnelleren Stufe berücksichtigt wird.
  • Eine Anordnung zur Verschlüsselung der Winkelstellung einer Welle mit wenigstens zwei Stufen, welche die binäre Verschlüsselung des zu messenden Winkels durchführen, wobei eine der Stufen einen langsamen Resolver zur Grobauflösung des Meßwerts enthält, während die übrigen Stufen jeweils einen schnelleren Resolver zur Erzielung einer größeren Genauigkeit enthalten, und wobei jede Verschlüsselungszahl periodisch dadurch erhalten wird, daß mit Hilfe eines Binärzählers die von einem Taktgeber ieferten Taktimpulse während einer Zeit gezählt werden, die dem zu messenden Winkel proportional ist, ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Zählzeit für jede langsamere Stufe gegenüber der dem zu messenden Winkel proportionalen Zeit um einen Wert vergrößert wird, der gleich einem Bruchteil der Zählperiode ist, wenn die am Ausgang mit dem höchsten Stellenwert des Zählers des unmittelbar schnelleren Verschlüsselers gespeicherte Spannung den Wert 0 hat, und daß die Zählzeit um den gleichen Wert verkleinert wird, wenn die Spannung an diesem Ausgang den Wert 1 hat.
  • Für die mit Hilfe des schnelleren Resolvers erhaltene genaueste Verschlüsselung wird der zu verschlüsselnde Winkel 0 durch ein Zählzeitintervall t 1 - t 0 gemessen, wobei tl und t0 die Zeitpunkte sind, in denen Wechselspannungen, die durch Addition bzw. Subtraktion von zwei an den Ausgängen dieses Resolvers erhaltenen Spannungen erhalten werden, in wachsendem Sinn durch Null gehen, wobei die erste dieser Spannungen am Ausgang einer ersten Rotorwicklung erhalten wird, die einen Winkel 6) mit einer ersten, von einer konstanten Stromquelle mit einer Wechselspannung gespeisten Statorwicklung bildet, während die zweite, um phasenverschobene Spannung am Ausgang einer zweiten Rotorwicklung abgenommen wird, die einen Winkel von 90' mit der ersten Rotorwicklung bildet, und wobei ein erstes Nullsignal eine Anordnung öffnet, welche die Übertragung des Zählerstandes zur Zeit tl in ein Speicherregister zuläßt, während ein zweites Nullsignal den Zähler im Zeitpunkt t0 auf Null zurückstellt.-Jede der Stufen mit Ausnahme der genauesten Stufe liefert jeweils einen angenäherten Wert des zu verschlüsselnden Winkels 0 dadurch, daß an den Ausgängen des Resolvers eine Zählzeit für die Taktimpulse gebildet wird, die gleich dem Zählzeitintervall tl - t0 vergrößert bzw. vermindert um einen Bruchteil der Zählperiode ist, je nachdem, ob die Spannung am Zählausgang der letzten Ziffer der unmittelbar genaueren Verschlüsselungsstuft ddä Wett 0 oder den Wert 1 hat.
  • Die Vergrößerung bzw. Verminderung der Zählzeit für die Taktimpulse wird vorzugsweise mit Hilfe einer zweiten Statorw'iökluiig. des entgptCChenden Resolvers erhalten, deren Achse einen Winkel von 90' mit der Achse der ersten Statorwicklung einschließt und durch die ein von der gleichefi Sttomquelle kommender Wechselstrom fließt, dessen Amplitude jedoch gegen-über der Amphtude des durch die erste Statorwicklung fließenden Stroms in einem konstanten Verhältnis verringert ist, und der die eine oder die andere Richtung hat, je nachdem ob die Spannung am Ausgang des höchsten Stellenwerts des unmittelbar genaueren Verschlüsselers den Wert 0 oder den Wert 1 hat.
  • Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Darin zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung einer binären Verschlüsselungsanordnung mit einer Stufe, F i g. 2 eine graphische Darstellung der entsprechenden Zählzeiten, F i g. 3 eine nach der Erfindung ausgeführte Anordnung mit zwei Verschlüsselungsstufen, F i g. 4 eine graphische Darstellutig der Zählzeiten für die langsame Stufe und F i g. 4a die Steuerung einer Statorspannung der langsamen Stufe durch die Ausgangsspannung der schnellen Stufe.
  • F i g. 1 zeigt eine Stufe zur binären Verschlüsselung der Winkelstellung einer Welle mit Hilfe eines Resolvers.
  • Die Welle 1, welche in bezug auf eine feste diametrale Bezugsebene eine veränderliche Stellung einnimmt, treibt direkt den Rotor des Resolvers 3 an. An dem Resolver 3 sind nur eine einzige Statorwicklung 4 und zwei Rotorwicklungen 6 und 7 dargestellt. Die Achsen der Rotorwicklungen stehen im Winkel von 90' zueinander, und der Rotor ist derart auf der Welle 1 festgelegt, daß die Achse der Wicklung 6 einen Winkel 0 mit der Achse der Statorwicklung 4 bildet. Dementsprechend besteht zwischen der Achse der Wicklung 7 und der Achse der Wicklung 4 der Winkel Die Wicklung 4 wird mit einer WechselspannungE1 der Kreisfrequenz co bzw. der Frequenz f von der Wechselstromquelle 40 gespeist.
  • Die von den Rotorwicklungen 6 und 7 abgegebenen induzierten Spannungen werden in einer Anordnung 9 miteinander addiert und in einer Anordnung 10 voneinander subtrahiert, nachdem die zweite Spannung in dem Phasenschieber 8 um phasenverschoben worden ist.
  • Der sowie die Spannuugsaddi# tionsschaltung und die Spannungssubtraktionsschaltung sind an sich bekannte Anordnungen, die deshalb nicht näher erläutert werden. 0 An die Ausgänge der Anordnungen 9 und 10 ist jeweils ein NuUspannungsdetektor 11 bzw. 12 angeschlossen. Diese Anordnungen sind von an sich bekannter Art und liefern jeweils einen Impuls, wenn die betreffende Spannung zu Null wird, beispielsweise durch Differentiieren einer der Flanken eines Rechtecksignals, das durch Umwandlung der Sinussignale nach entsprechender Verstärküng und Begrenzung erhalten wird.
  • Die Signale, welche atif didse Weise in Form von Impulsen an den Ausgängen der Anordnungen 11 und 12 abgegeben werden, werden den n Nullstelleingängeh des Zählers 13 bzw. einem Eingang von jeder der Und-Schaltungen einer Übertragungsanordnung 14 zugeführt.
  • Der Zähler 13 ist ein Binärzähler mit n Kippschaltungen oder bistabilen Multivibratoren von an sich bekannter Art. Sein Zähleingang ist mit einem Impulsgenerator 17 verbunden, der Impulse mit der Folgefrequenz 2n - f liefert. Die Zählung der Impulse findet somit zwischen zwei von den Anordnungen 11 bzw. 12 kommenden Nullsignalen statt.
  • Die Übertragungsanordnung 14 enthält n Und-Schaltungen, von denenjede einer der Kippschaltungen des Zählers 13 entspricht, an deren Äusgang sie angeschlossen ist. Jede dieser Und-Schaltungen hat einen zweiten Eingang, der in der soeben angegebenen Weise mit dem Ausgang des Nullspannungsdetektors 12 verbunden ist. Die n Ausgänge der Übertragungsanordnung 14 sind mit den n Eingängen eines Registers 15 von an sich bekannter Art verbunden, das n Ausgänge 161 bis 16. aufweist, an denen somit der letzte Zählerstand des Zählers 13 vorhanden ist, welcher im Augenblick der Übertragung gespeichert worden ist.
  • In F i g. 2 sind auf der Ordinate als Funktion der auf der Abszisse aufgetragenen Werte des Winkels e der Welle 1 zwischen -n und 37r die Zählzeiten tl - t0 für die Impulse des Oszillators 17 zwischen dem zur Zeit tl von der Schaltung 12 abgegebenen Zählschlußsignal und dem zur Zeit t0 von der Schaltung 11 abgegebenen Nullstellsignal aufgetragen.
  • Dieses Diagramin zeigt eine Sägezahnkurve mit rechtwinkliger Basis, wobei die Höhe jedes Zahnes gleich dem größtmöglichen Wert der Zählzeit t 1 - t0 ist, also der Periode welche der Frequenz f entspricht, und während welcher der Generator 11 2n Impulse abgibt.
  • F i g. 3 zeigt eine Verschlüsselungskaskade nach der Erfindung mit einer Grobverschlüsselungsstufe mit kesolver und Binärzähler und einer gleichartigen Feinverschlüsselungsstufe zur Erzielung einer größeren Genauigkeit. Der Ausgang mit dem höchsten Stellenwert der Feinverschlüsselungsstufe wird dazu verwendet, bei jeder Umdrehung des Feinresolvers eine Übereinstimmung zwischen dem Zählerstand der Grobverschlüsselungsstufe -und dem Zählerstand der Feinverschlüsselungsstufe herzustellen, wie noch zu sehen sein wird.
  • Die Welle 1 treibt den Rotor des Resolvers 3 der Grobverschlüsselungsstufe - über ein mechanisches Getriebe 2 mit halber Drehzahl 'an. Der Grund für diese Untersetzung wird später noch erläutert. Die Grobverschlüsselungsstufe enthält alle bereits in Verbindung mit F i g. 1 beschriebenen Elemente, wobei für den hergestellten Sonderfall n = 7 gilt. Sie enthält ferner eine zweite Statorwicklung 5, deren Wicklungsachse in einem Winkel von 90' zu der Achse der Statorwicklung 4 steht und die mit einer WechselspannungE2 gespeist wird, welche der Spannung El in einem Verhältnis proportional ist, das sehr viel kleiner als Eins ist und in einer noch zu erläuternden Weise bestimmt wird. Diese Spannung E2 kommt von der Spannungsquelle 40 über einen Spannungsmodulator 18, der das Vorzeichen der Spannung umkehrt, wenn der Ausgang mit dem höchsten Stellenwert am Register der Feinverschlüsselungsstufe von 0 nach 1 oder umgekehrt geht.
  • Die Feinverschlüsselungsstüfe entspricht in jeder Hinsicht der Anordnung von F i g. 1 mit Resolver und Binärzähler mit der Ausnahme, daß die Drehzahl des Rotors 23 durch ein mechanisches Getriebe 20 im Verhältnis 211 vervielfacht isti bei dem gewählten Beispiel für n = 7 also um den Faktor 128. Ferner hat der Zähler 33 insgesamt n + 1, d. h. acht K-ippschaltungen und n + 1, d. h. acht Ausgänge, die Übertragungsanordnutig 34 hat n + 1, d. h. acht Und-Schaltungen, und das Register 35 hat n + 1, d. h. acht Ausgänge 16, bis 16".
  • Es ist zu bemerken, daß die Indizes an den Ausgängen in der Reihenfolge angebracht sind, in welcher die aufeinanderfolgenden Ziffern (0 bzw. 1) einer angezeigten Binärzahl zu lesen sind, wobei aber die Stellenwerte abnehmen, wenn die Indizes zunehmen. Somit ist der Ausgang 16, und nicht der Ausgang 16, der Ausgang mit dem höchsten Stellenwert am Register 35.
  • F i '-. 4 zeigt auf der Ordinate als Funktion der auf der Abszisse aufgetragenen Werte von 0 die Zählzeiten für die Grobverschlüsselungsstufe unter Berücksichtigung der Einwirkung der Spannung E2, deren Modulation als Funktion von (9 in F i g. 4a dargestellt ist. Das Diagramm zeigt gestrichelt einen Zweig AB, der die Zählzeit darstellenden Sägezahnkurve, welche als Funktion der gleichen Werte von 0 vorhanden wäre, wenn die Spannung E2 nicht zur Wirkung käme, d. h. wenn die Spannung E2 dauernd Null wäre (was dem Fall von F i g. 2 entspricht).
  • Die durch gestrichelte Linien unterteilten horizontalen Abschnitte des Diagramms von F i g. 4 entsprechen Umdrehungen um ganze Vielfache von n des Rotors der Feinverschlüsselungsanordnung, Sie liegen also im Abstand des Zeitintervalls, welches im Diagramm der Funktion von n entspricht.
  • Es soll nun die Wirkungsweise der Verschlüsselung mittels Resolvern erläutert werden.
  • Es sei zunächst der einfache Fall einer einzigen Stufe gemäß der Darstellung von F i g. 1 und 2 angenommen.
  • Die Wicklungen 6 und 7 geben an ihren Ausgängen die induzierten Spannungen e 1 und e 2 ab: el = El cos co t cos (9, e2 = El cos w t sin 0.
  • Man erhält dann am Ausgang des Phasenschiebers 8 eine Spannung u: u = El sin a) t sin 0.
  • Die Additionsschaltung 9 liefert dann an ihrem Ausgang eine Spannung el + u: el + u = El cos (w t - i9), während die Subtraktionsschaltung 10 die Spannung e 1 - u liefert: e 1 - u = E 1 cos (co t + 0).
  • Diese Spannungen gehen jeweils zu den Zeitpunkten tl und t0 in positiver Richtung durch Null: Für wird el + u = Oi Für wird el - u = 0.
  • In jedem Zeitpunkt t0 stellt der Nullspannungdetektor 11 alle Kippschaltungen des -Zählers 13 auf Null zurück, so daß gewissermaßen dessen letzter Zählerstand gelöscht wird. Von einem Zeitpunkt t0 bis zu dem folgenden Zeitpunkt tl an schreitet die Zählung bis zum geneigten Abschnitt der Sägezahnkurve mit der Frequenz f der Impulse fort.
  • Im Zeitpunkt tl, d. h. nach einer Zähldauer tl - t05 welche folgendermaßen geschrieben werden kann: wird der Inhalt N -#, t 1 - t 0 des Zählers 13 in das Speicherregister 15 übertragen. Wie bei der Beschrei' bung von F i g. 1 festgestellt wurde, erfolgt diese Übertragung über die Und-Schaltungen der Übertragungsanordnung 14. Jede dieser Und-Schaltungen ist dann geöffnet, wenn das vom Nullspannungsdetektor 12 für die Spannung el + u gelieferte Signal abgegeben wird.
  • Man erkennt aus der graphischen Darstellung dieser Gleichung in F i g. 2, daß jedem Wert von 0 ein einziger Wert von tl-t0 und dementsprechend der zwischen einer Zeit t0 und der folgenden Zeit tl gespeicherten Zahl N von Impulsen entspricht.
  • Der gespeicherte Zählerstand liefert also, bis auf ein Informationsquantum genau (das gleich dem Wert ist, wobei n die Zahl der in Kaskade geschalteten Kippschaltungen des Zählers 13 ist), einen C dem Winkel 0 proportionalen Wert wenn 0 < 0 < n, und einen dem Winkel 0 - n pro--portionalen Wert wenn n < 0 < 2n.
  • Um unter diesen Bedingungen eine richtige Verm schlüsselung zu gewährleisten, d. h. ohne Unbestimmtheit für alle möglichen Werte von 0 zwischen 0 und 360' ist folgendes erforderlich: Entweder muß eine Anordnung hinzugefügt werden, die eine zusätzliche Ziffer liefert, um anzuzeigen, ob der Winkel 0 den Wert 180' enthält oder nicht; oder es muß der Rotor des Resolvers 3 zweimal langsamer als die Welle 1 gedreht werden, deren Winkelstellung 0 von 0 bis 360' verschlüsselt werden soll, so daß die Verschlüsselung auf einen Winkel zwischen 0 und 180' zurückgeführt wird, allerdings unter Inkaufnahme einer Verminderung der Genauigkeit um die Hälfte. Bei dem in F i g. 3 und 4 dargestellten Beispiel ist diese letzte Lösung angewendet, und es ist dabei zu b.-merken, daß die Verminderung der Genauigkeit des langsamen Verschlüsselers um die Hälfte in diesem Fall ohne Nachteil zugelassen werden kann, weil durch die Hinzufügung eines schnellen Verschlüsselers eine erhöhte Genauigkeit erzielt wird.
  • Das bekannte System der Verschlüsselung mit einem einzigen Verschlüsseler der soeben beschriebenen Art ermöglicht die binäre Verschlüsselung der WinkelsteRung 0 einer Welle mit einer Genauigkeit, die offensichtlich um so besser ist, je kleiner das Informationsquantum ist, wobei n die SteRenzahl des Zählers ist.
  • In der Praxis kann diese Zahl den Wert 9 nicht -übersteigen; die Gründe hierfür liegen in den zur Zeit gültigen technologischen Grenzen für die Präzision des Resolvers, den möglichen Fehlern hinsichtlich der Zeitpunkte, in welchen die Nullsignale für die Zweiphasenspannungen geliefert werden, und in den Verzerrungen dieser Spannungen.
  • Zur Verbesserung der Feinheit der Verschlüsselung muß daher dem ersten Verschlüsseler, dessen Resolver sich in direktem Eingriff mit der Welle oder mit halber Drehzahl dreht und der zur Grobauflösung der Winkelstellung der Welle zwischen 0 und 360' beibehalten wird, ein zweiter Verschlüsseler hinzugefügt werden, dessen Resolver sich mit einer Drehzahl dreht, die gegenüber der Drehzahl der Welle sehr stark vervielfacht ist.
  • Da die Zahl der Informationen pro Umdrehung des schnellen Resolvers in der gleichen Größenordnung wie bei der zuvor beschriebenen Anordnung mit einem einzigen Resolver liegt, wird die Genauigkeit im Verhältnis der Drehzahlen vervielfacht. Die Anwendung dieser zweiten Verschlüsselungsstufe in Kombination mit der Grobverschlüsselungsstufe ist der Anwendung eines Nonius bei der Skaleneinteilung eines Lineals analog. Aus diesem Grund kann die der »Grobverschlüsselungsstufe« hinzugefügte Präzisionsverschlüsselungsstufe auch als »Noniusresolver« bezeichnet werden. Die Zusammenfügung der beiden so erhaltenen Binärzahlen trifft jedoch in der Praxis auf eine wesentliche Schwierigkeit, da diese Zahlen nicht notwendigerweise miteinander verträglich sind. Man stößt hier wieder auf die Einschränkungen, welche von den mechanischen und elektrischen Unvollkommenheiten der Anordnung stammen. Es kann nämlich zu den Zeitpunkten tl vorkommen, daß die Spannung der Ziffer mit dem höchsten Stellenwert am Register der Feinverschlüsselungsstufe zu Null wird, bevor die Ziffer bzw. die Ziffern der Grobverschlüsselungsstufe die Erhöhung des Zahlenwerts anzeigen, welche gleichzeitig erscheinen müßte. Wenn umgekehrt die Spannung der gleichen Ziffer der Feinverschlüsselungsstufe von 0 nach 1 geht, kann es vorkommen, daß sich der Zählerstand des Langsamverschlüsselers gleichzeitig ändert, was mit einer zusammenhängenden einheitlichen Zählung unvereinbar wäre.
  • In beiden Fällen würde die vollständig angezeigte und entsprechend verwendete Zahl nicht genau die augenblickliche Stellung der Welle ausdrücken. Daraus ergäbe sieh eine Unstetigkeit in dem verschlüsselten Wert, welche bei den in Frage kommenden Anwendungsfällen nicht zulässig wäre, beispielsweise bei Feuerleitanordnungen, Fernlenksystemen für Flugkörper und ganz allgemein für jede Übertragung von WinkeIstellungen, welche dauernd eine große Präzision erfordert.
  • Zur Beseitigung der beiden zuvor angegebenen Nachteile ist es notwendig, die Zählzeit für den Grobverschlüsseler jedesmal dann zu vergrößern, wenn die Ziffer mit dem höchsten Stellenwert im Feinverschlüsseler die Spannung Null erzeugt, während die Zählzeit des Grobverschlüsselers vermindert werden muß, sobald die Spannung der Ziffer des höchsten Stellenwerts in dem Feinverschlüsseler von 0 nach 1 geht.
  • Zur Erzielung einer mittleren konstanten Neigung die in allen Intervallen gleich der Neigung der Sägezahnkurve von F i g. 2 ist, genügt es, die Zählzeit abwechselnd gegenüber dem mittleren Bezugswert um den gleichen Wert zu vergrößern oder zu verringern, je nachdem, ob die letzte Ziffer des schnellen Verschlüsselers (Feinverschlüsselers) eine Spannung des Wertes 0 oder eine Spannung des Wertes 1 erzeugt.
  • Dies ist das Prinzip der Anordnung zur Synchronisation des Langsamverschlüsselers in bezug auf den schnellen Verschlüsseler, welcher eine wesentliche Besonderheit der Erlindung darstellt.
  • Es soll nun gezeigt werden, wie auf die Zählzeit tl-tO des Langsamverschlüsselers so eingewirkt werden kann, daß diese Zeit um eine entsprechende Dauer verringert oder vergrößert wird, je nachdem, ob die Spannung für die letzte Feinverschlüsselungsziffer den Wert 0 oder den Wert 1 hat.
  • Es sei in F i g. 3 der Resolver 3 des Langsamverschlüsselers betrachtet. Er unterscheidet sich vom Resolver 3 des in F i g. 1 dargestellten einzigen Verschlüsselers dadurch, daß er außer mit der Statorwicklung 4 mit einer zweiten Statorwicklung 5 versehen ist, deren Achse einen Winkel von 90' mit der Achse der Wicklung 4 bildet und welche mit einer phasenverschobenen Spannung E2 gespeist wird, die von der Quelle 40 über eine Reduzier- und Spannungsumkehrschaltung 18 zugeführt wird. Es seien: die von der Anordnung 18 abgegebene Spannung, wobei D ein konstanter Teilungskoeffizient für die Amphtude El ist, der größer als Eins ist und in noch zu erläuternder Weise geeignet gewählt wird; e'l und e'2 die induzierten Spannungen, welche die Rotorwicklungen 6 bzw. 7 des Resolvers 3 an ihren Ausgängen abgeben; dann gilt: e'l = El cos a) t cos 0 - E2 cos co t sin 0 , e'2 = E2 cos a) t sin e + E2 cos a) t cos 0 .
  • Man erhält dann am Ausgang des Phasenschiebers 8 eine Spannung u': u' = El sin o) t sin e + E2 sin co t cos 19. Daraus ergeben sich an den Ausgängen der Schaltungen 9 und 10 die Spannungen: Diese Spannungen gehen in positiver Richtung jeweils zu den folgenden Zeitpunkten t'l bzw. t'0 durch Null: Daraus ergibt sich die Zähldauer wenn D ausreichend groß gegen Eins ist.
  • Dieser Koeffizient für die Herabsetzung der Spannung El in der Anordnung 18 darf jedoch nicht zu groß werden, damit in der Praxis die Sicherheit erhalten bleibt, daß die Mängel der Synchronisation der langsameren Stufe in bezug auf die unmittelbar schnellere Stufe durch die Verschiebung gedeckt sind.
  • Damit die Genauigkeit der Verschlüsselung durch den Langsamverschlüsseler durch diese Verschiebung nicht beeinträchtigt wird, ist es im übrigen erforderlich, daß ein gewisser »Schutz« zwischen dem so definierten Wert (F i g. 4) und dem nächsten der Vergrößerung des Zählerstandes N des Langsamverschlüsselers um eine Einheit entsprechenden Übergang vorgesehen wird.
  • Bei dem in F i g. 4 dargestellten Beispiel liegt dieser »Schutz« in der Größenordnung von einem Viertel einer Ziffer, was sich als brauchbar erwiesen hat.
  • In F i g. 4 a ist die Modulation dargestellt, durch welche E2 aus El erhalten wird, wobei ein Wert von D in der Nähe von gewählt worden ist oder, was auf das gleiche herauskommt, weil D sehr klein für n = 7 ist, in der Nähe von Diese sehr angenäherte Form hat den Vorteil, daß die zuvor angegebene Formel für vereinfacht wird, die dann, bis auf Kn folgendermaßen lautet: wenn die Ziffer 16, den Wert 0 hat, oder wenn die Ziffer 168 den Wert 1 hat.
  • Ferner kann aus dem beschriebenen Beispiel mit zwei Stufen ohne weiteres ein System mit noch mehr Verschlüsselungsstufen mit Resolvern abgeleitet werden, deren Drehzahlen und Genauigkeit in geeigneter Weise gestaffelt sind, wobei die Zählzeiten jeder langsameren Stufe um einen geeigneten Wert vergrößert oder verringert werden, je nachdem, ob die Spannung an dem Ausgang mit dem höchsten Stellenwert der unmittelbar schnelleren Stufe den Wert 0 oder den Weh 1 hat.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Anordnung zur Verschlüsselung der Winkelstellung einer Welle mit wenigstens zwei Stufen, welche die binäre Verschlüsselung des zu messenden Winkels durchführen, wobei eine der Stufen einen langsamen Resolver zur Grobauflösung des Meßwerts enthält, während die übrigen Stufen jeweils einen schnelleren Resolver zur Erzielung einer größeren Genauigkeit enthalten, und wobei jede Verschlüsselungszahl periodisch dadurch erhalten wird, daß mit Hilfe eines Binärzählers die von einem Taktgeber gelieferten Taktimpulse während einer Zeit gezählt werden, die dem zu messenden Winkel proportional ist, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Zählzeit für jede langsamere Stufe (3 bis 15) gegenüber der dem zu messenden Winkel proportionalen Zeit um einen Wert vergrößert wird, der gleich einem Bruchteil der Zählperiode ist, wenn die am Ausgang mit dem höchsten Stellenwert (16,) des Zählers des unmittelbar schnelleren Verschlüsselers (23 bis 35) gespeicherte Spannung den Wert 0 hat, und daß die Zählzeit um den gleichen Wert verkleinert wird, wenn die Spannung an diesem Ausgang den Wert 1 hat.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die mit Hilfe des schnellsten Resolvers erhaltene genaueste Verschlüsselung der zu verschlüsselnde Winkel 0 durch ein Zählzeitintervall tl - t0 gemessen wird, wobei tl und t0 die Zeitpunkte sind, in denen Wechselspannungen, die durch Addition bzw.
  3. Subtraktion von zwei an den Ausgängen dieses Resolvers erhaltenen Spannungen erhalten werden, in wachsendem Sinn durch Null gehen, daß die erste dieser Spannungen (el) am Ausgang einer ersten Rotorwicklung erhalten -wird, die einen Winkel 0 mit einer ersten von einer konstanten Stromquelle mit einer Wechselspannung gespeisten Statorwicklung bildet, während die zweite, um phasenverschobene Spannung am Ausgang einer zweiten Rotorwicklung abgenommen wird, die einen Winkel von 90' mit der ersten Rotorwicklung bildet, und daß ein erstes Nullsignal eine Anordnung (13) öffnet, welche die Übertragung des Zählerstands zur Zeit tl in ein Speicherregister zuläßt, während ein zweites Nullsignal den Zähler im Zeitpunkt t0 auf Null zurückstellt. 3. Anordnung nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Stufen mit Ausnahme der genauesten Stufe jeweils einen angenäherten Wert des zu verschlüsselnden Winkels 0 dadurch liefert, daß an den Ausgängen des Resolvers eine Zählzeit für die Taktfinpulse gebildet wird, die gleich dem Zählzeitintervalltl-tO vergrößert bzw. vermindert um einen Bruchteil der Zählperiode ist, je nachdem, ob die Spannung am Zählausgang der letzten Ziffer der unmittelbar genaueren Verschlüsselungsstafe den Wert 0 oder den Wert 1 hat.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergrößerung bzw. Verminderung der Zählzeit für die Taktimpulse mit Hilfe einer zweiten Statorwicklung (5) des entsprechenden Resolvers erhalten wird, deren Achse einen Winkel von 90' mit der Achse der ersten Statorwicklung (4) einschließt und durch die eine von der gleichen Stromquelle kommender Wechselstrom fließt, dessen Amplitude (E2) jedoch gegenüber der Amplitude (E1) des durch die erste Statorwicklung fließenden Stroms in einem konstanten Verhältnis verringert ist, -und der die eine oder die andere Richtung hat, je nachdem, ob die Spannung am Ausgang des höchsten Stellenwerts des unmittelbar genaueren Verschlüsselers den Wert 0 oder den Wert 1 hat. In Betracht gezogene Druckschriften: »Feinwerktechnik«, Jg. 62, 1958, Heft 10, S. 339.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6185828B1 (en) * 1997-12-06 2001-02-13 Armatic Gesellschaft Fuer Automatische Armaturen Mbh Position signal transmitter for a servo drive

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