DE1266366B - Radio location receiver with digital display - Google Patents

Radio location receiver with digital display

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DE1266366B
DE1266366B DET20595A DET0020595A DE1266366B DE 1266366 B DE1266366 B DE 1266366B DE T20595 A DET20595 A DE T20595A DE T0020595 A DET0020595 A DE T0020595A DE 1266366 B DE1266366 B DE 1266366B
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sin
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Searle George Nevius
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Telecomputing Corp
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Telecomputing Corp
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Description

Funkortungsempfänger mit digitaler Anzeige Die Erfindung bezieht sich auf einen Funkortungsempfänger zur Messung einer Relativlage von Objekten, bei dem die Meßgröße in Form der mechanischen Stellung eines Resolvers vorliegt und durch Messung der elektrischen Phasendifferenz zwischen der dem Resolver zugeführten Vergleichsschwingung und der von ihm abgegebenen Schwingung bestimmt wird und bei dem die Schwingungen zur Erhöhung der Meßgenauigkeit frequenzvervielfacht werden und die Phasendifferenz in elektrische Digitalwerte umgesetzt und diese in Form von Zahlen angezeigt wird Es ist bekannt, Meßwerte hinsichtlich der Entfernung und/oder Richtung zwischen zwei entfernten Sfationen bzw. Objekten zu gewinnen, indem elektromagnetische Wellen konstanter Frequenz als Sendeb'zw. Bezugssignal dienen, während die (z. B. nach Reflexion wieder) empfangenen Wellen eine relative Phasenverschiebung aufweisen, die proportional der zu messenden Entfernung oder Richtung ist. Der Phasenunterschied zwischen dem Bezugssignal und dem Empfangssignal wird durch einen Phasendetektorkreis gemessen, dessen Anzeige der elektrischen Phasendifferenz proportional ist. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß derartige Systeme, die vom theoretischen Standpunkt aus gut arbeiten sollten, eine nicht ausreichende Genauigkeit aufweisen und eine feine Unterteilung der Entfernung oder des Drehwinkels auf z. B. 1/100 000 oder mehr nicht ermöglichen, da Veränderungen in der Wellenform und asymmetrischer Aufbau der Schaltkreise zu einem Ausgangs signal unzureichender Genauigkeit führt, die für viele Aufgaben nicht ausreicht. Meßanordnungen zur Bestimmung von Phasenverschiebungen sind allgemein bekannter Stand der Technik (beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 661924). Weiterhin ist bekannt, zur Messung der Phasendifferenz zweier Wechselspannungen durch Frequenzvervielfachung auch den Phasenwinkel zu vervielfachen und damit die Meß-. genauigkeit pa erhöhen. Schließlich ist auch ein niederfrequenter Phasenmesser bekanntgeworden, der mit einer 360fachen Frequenzvervielfachung eine digitale Winkelanzeige in Graden ermöglicht ()>Electronic Engineeringa, Januar -1959, S. 13 bis 15).Radio Location Receiver With Digital Display The invention relates to on a radio location receiver for measuring a relative position of objects in which the measured variable is present in the form of the mechanical position of a resolver and through Measurement of the electrical phase difference between the comparison oscillation fed to the resolver and the vibration emitted by it is determined and in which the vibrations to increase the measurement accuracy frequency-multiplied and the phase difference converted into electrical digital values and displayed in the form of numbers It is known to take measurements of the distance and / or direction between attract two distant sfations or objects by using electromagnetic waves constant frequency as transmission or Serve as the reference signal, while the (e.g. after Reflection again) received waves have a relative phase shift, which is proportional to the distance or direction to be measured. The phase difference between the reference signal and the received signal is determined by a phase detector circuit measured, the display of which is proportional to the electrical phase difference. the However, practice has shown that such systems, from the theoretical point of view should work well, have insufficient accuracy and a fine subdivision of the distance or the angle of rotation on z. B. 1/100 000 or no more possible because of changes in the waveform and asymmetrical structure of the circuits leads to an output signal of insufficient accuracy, the not sufficient for many tasks. Measuring arrangements for determining phase shifts are generally known state of the art (for example from German patent specification 661924). It is also known to measure the phase difference between two AC voltages to multiply the phase angle by frequency multiplication and thus the Measuring. increase accuracy pa. Finally, there is also a low frequency phase meter became known, the digital angle display with a 360-fold frequency multiplication in degrees enabled ()> Electronic Engineeringa, January -1959, pp. 13 to 15).

Das Problem einer mehrstelligen zahlenmäßigen Phasendifferenzanzeige bei hochfrequenten Wellen mit hoher A,ilflösegenauigkeit, wie es die Funkortung erfordert, wurde jedoch hierbei nicht gelöst.The problem of a multi-digit numerical phase difference display In the case of high-frequency waves with high A, resolution accuracy, as is the case with radio location required, but has not been resolved here.

Ein Ortungsempfänger der eingangs genannten Gattung zur Bestimmung der Entfernung und/oder Richtung von Objekten ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung einer mehr- stelligen zahlenmäßigen Anzeige der Phasendifferenz für jede Zahlenstelle jeweils besondere Zahlenanzeigekanäle vorgesehen sind, in denen für die der ersten Stelle nachgeordneten Zahlen stellen jeweils die Meßschwingung aus dem vorhergehenden Kanal um n vervielfacht und mit der (ni1)-fachen Vergleichsschwingung gemischt wird, wobei n die Basis des verwendeten Zahlensystems ist, und alsdann zusammen mit der Vergleichs schwingung einem an sich bekannten Phasenmesser zur Anzeige der jeweiligen Zahlenstelle zugeführt werden. A location receiver of the type mentioned at the beginning for determination the distance and / or direction of objects is characterized according to the invention, that to carry out a multiple digit numerical display of the phase difference special number display channels are provided for each digit, in those for the numbers after the first digit represent the measurement oscillation from the previous channel multiplied by n and with the (ni1) -fold comparison oscillation is mixed, where n is the base of the number system used, and then together with the comparison oscillation to a phase meter known per se Display of the respective digits are fed.

Der Ortungsempfänger gemäß der Erfindung weist neuartige Phasenmeßverfahren auf, die mit einer oder mehreren verschiedenen Zerlegerarten (Resolver) betrieben werden können, um eine zufriedenstellende Lösung des obengenannten Problems zu erzielen. The location receiver according to the invention has novel phase measurement methods operated with one or more different types of resolvers to achieve a satisfactory solution to the above problem.

Die durch den Zerleger bedingte elektrische Phasenverzögerung wird in verschiedene elektrische Signalkanäle übertragen, wobei der elektrische Phasenwinkel in jedem Kanal mit einem unterschiedlichen Faktor vervielfacht wird. Jeder Kanal ist mit einem Phasendetektor versehen, und das Gleichstromsignal ausjedem Phasendetektor in jedem Kanal wird einer Anzeigevorrichtung zugeführt, die eine mehrstellige Zahlenanzeige liefert Auf diese Weise muß jeder Phasendetektor die 360" der Sinuswelle in nicht mehr Teile als die Basis des benutzten Zählsystems unterteilen, die bei der erläuterten Ausführungsform die Zahl 10 ist. The electrical phase delay caused by the decomposer becomes transmitted in different electrical signal channels, where the electrical phase angle is multiplied by a different factor in each channel. Any channel is provided with a phase detector, and the DC signal from each phase detector in each channel is fed to a display device which has a multi-digit number display In this way, each phase detector need not provide the 360 "of the sine wave subdivide more parts than the basis of the counting system used, which are explained in the Embodiment the number 10 is.

Das aus den Phasendetektoren erhaltene Ausgangssignal kann auf verschiedene Arten angewandt werden, um eine sichtbare Anzeige der Ortungsgröße zu liefern oder um eine Steuervorrichtung zu betätigen. The output signal obtained from the phase detectors can be different Kinds may be applied to provide a visual indication of the location size or to operate a control device.

Die Benutzung einer Zählröhre vom Elektronenstrahltyp ermöglicht die Direktanzeige der Entfernung.The use of an electron beam type counting tube enables the direct display of the distance.

Dabei erfolgt im System eine Eigensynchronisation zwischen den zugeführten analog mechanischen Werten und den abgegebenden elektrischen Digitalwerten, ohne daß hierbei eine elektronische Speicherung erfolgt.There is a self-synchronization between the supplied ones in the system analog mechanical values and the output electrical digital values, without that this is done electronically.

Die Digitalanzeige wird durch die elektrische Phasendifferenz zwischen den Sende- und Empfangswellen bestimmt, und die Anzeige verändert sich nicht, wenn die Einrichtung nach dem Ausschalten wieder in Betrieb genommen wird.The digital display is represented by the electrical phase difference between the transmission and reception waves determined, and the display does not change if the device is put back into operation after being switched off.

Vorzugsweise weist der Resolver eine Vielzahl von Polpaaren zur Aufteilung der Phasenverschiebung der Vergleichs schwingung von 0 bis 360° auf und gibt die gegen die Vergleichsschwingung phasenverschobene Schwingung gegebenenfalls an einen Verstärker ab. The resolver preferably has a multiplicity of pole pairs for division the phase shift of the comparison oscillation from 0 to 360 ° and gives the A phase-shifted oscillation with respect to the comparison oscillation, if necessary, to one Amplifier off.

Der Resolver kann ein mittels Drehvorrichtungen von 0 bis 360° verschwenkbares Polpaar aufweisen, um das längs der Umfangslinie eines Kreises die Vielzahl von Polpaaren angeordnet ist, die die phasenverschobene Schwingung abgeben. Dabei kann das von dem verschwenkbaren Polpaar abgegebene Ausgangssignal als Eingangs signal den um das verschwenkbare Polpaar angeordnetenPolpaarenzugeführtwerden. The resolver can be pivoted from 0 to 360 ° by means of rotating devices Have pole pair, around which along the circumference of a circle the plurality of Pole pairs is arranged, which emit the phase-shifted oscillation. Here can the output signal emitted by the pivotable pair of poles as an input signal to the pole pairs arranged around the pivotable pole pair.

Die Erfindung schafft ein verbessertes Ortungssystem zur genauen Messung eines Objektes im Raum bezüglich seiner Entfernung und/oder seiner Richtung bzw. seines Winkels. Gegenstand der Erfindung ist hierfür die Angabe eines Phasendehnsystems für eine genaue Anzeige der elektrischen Phasenverschiebung, das in numerischer oder digitaler Form die genaue Anzeige der Ortungsgröße des Objekts im Raum ermöglicht. Die Erfindung~ erzielt eine selektive Phasendehnung der Signale in verschiedenen Kanälen, wobei jedem Kanal eine einzelne Stelle des mehrstelligen Meßergebnisses zugeordnet ist und ein Zerleger (Resolver) bzw. Teiler verwendet wird, der unterschiedliche Verstärkungen aufweist und die Ausgangssignale kombiniert, um eine grobe Digitalanzeige zu liefern. Eine weitere Einzelheit der Erfindung besteht darin, daß der Zerleger zwei Ausgangssignale liefert, von denen eines als das grobe Ausgangssignal den wichtigsten Teil eines mehrstelligen Zahlenglieds liefert,während-das feine bzw. kleinere Ausgangssignal den weniger wichtigen Teil eines mehrstelligen Zahlenglieds ergibt, wobei ein Phasendehnsystem für beide Ausgangssignale des Zerlegers zu verwenden ist. The invention provides an improved location system for accurate Measurement of an object in space with regard to its distance and / or its direction or its angle. For this purpose, the subject matter of the invention is the specification of a phase expansion system for an accurate indication of the electrical phase shift, which is in numerical or digital form enables the exact display of the location size of the object in space. The invention ~ achieves a selective phase expansion of the signals in different Channels, with each channel having a single digit of the multi-digit measurement result is assigned and a resolver or divider is used, the different Has gains and combines the output signals to produce a rough digital display to deliver. Another detail of the invention is that the disassembler provides two output signals, one of which is the most important as the rough output signal Part of a multi-digit number element supplies, while-the fine or smaller output signal results in the less important part of a multi-digit number, whereby a phase expansion system is to be used for both output signals of the splitter.

Letztlich gibt dieErfindung ein Phasendehnsystem an, das in der Lage ist, eine Abstandseinheit, z. B. 2,5 cm, in 10000 oder mehr Teile zu unterteilen, wobei lediglich eine Genauigkeit des Teilersystems von-etwa der Quadratwurzel eines Zehntausendstels einer Längeneinheit -gefordert wird.Ultimately, the invention provides a phase stretching system that is capable of is a spacing unit, e.g. B. 2.5 cm, divided into 10,000 or more parts, with only an accuracy of the divider system of about the square root of one Ten thousandths of a unit of length is required.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Beschreibung und der Zeichnungen näher erläutert. The invention is hereinafter based on the description and the Drawings explained in more detail.

Fig. 1 stellt ein Blockdiagramm eines Phasendehnkreises dar; F i g. 2 ist eine schematische Zeichnung der elektrischen Wicklungen einer Form des Zerlegers, der in dem erfindungsgemäßen System angewandt werden kann; F i -g. 3 ist ein Schaltschema eines Phasendetektorkreises; der in dem erfindungsgemäßen System angewandt werden kann; F i g. 4 gibt ein Schaubild einer- Zählröhre, die in dem erfindungsgemäßen System angewandt werden kann; F i g. 5 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Anordnung zur groben Digitalanzeige darstellt; F i g. 6 zeigt ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführung des gesamten Systems. Fig. 1 is a block diagram of a phase expansion circuit; F i G. 2 is a schematic drawing of the electrical windings of one form of the Decomposer that can be used in the system according to the invention; F i -g. 3 Figure 3 is a circuit diagram of a phase detector circuit; that in the system according to the invention can be applied; F i g. 4 is a diagram of a counter tube used in the system according to the invention can be applied; F i g. 5 shows a block diagram, which illustrates an arrangement for coarse digital display; F i g. 6 shows a block diagram a preferred embodiment of the entire system.

Ein vollständiges System gemäß der Erfindung weist eine Anzahl von Komponenten auf, wobei jede physikalisch verschiedenartig und in unterschiedlccher Form- erstellt werden kann, die durch die Bedingungen bzw. Art der aufzulösenden Ortungsgröße, z. B. der Entfernung, dem gewünschten Zerlegungs- bzw. A complete system according to the invention has a number of Components, each being physically different and in different ways Form- can be created by the conditions or type of to be resolved Location size, e.g. B. the distance, the desired decomposition or

Teilungsgrad, der geforderten Ansprechgeschwindigkeit, der Form des geforderten Ausgangssignals und den Betriebsbedingungen bestimmt werden.Degree of division, the required response speed, the shape of the required output signal and the operating conditions.

Zur Erläuterung einiger hier angegebener Begriffe werden die folgenden Definitionen angegeben: Genauigkeit: das Maß von Fehlerfreiheit; dieser Ausdruck ist zu unterscheiden von »Präzision«, die sich auf das Maß der Reproduzerbarkeit und Genauigkeit gegenüber dem wahren Wert"betiaht; Digitalvorrichtung: eine Vorrichutng. die eine dimensional Größe in eine endilich Zhalengruppe durch Kombination oder Begrenzung aufteilt; Polpaar: zwei benachbarte Gebiete ausgepräter Flußintensität, die genau die gleiche Stärkej jedoch entgegengesetzte Polarität aufweisen Zerleger (Resolver): eine Vorrichtung sowohl zum Übertragen als auch zum Unterteilen einer Vektorgröße in Teile; # Auflösung: ein Maß für die Kleinheit einer Winkel- oder Linearentfernung, die gerade nqch festgestellt werden kann; -Realzeitbetrieb: ein Begriff, der zur Beschreibung der Geschwindigkeit eines Prozesses der Datenverarbeitung dient, ;wobei diese Geschwindigkeit gleich der Bildungsgeschwindigkeit der hauptdaten ist, die in der Praxis zeitlich koinzidieren. The following are used to explain some of the terms specified here Definitions given: Accuracy: the degree of accuracy; This expression must be distinguished from »precision«, which refers to the degree of reproducibility and accuracy versus true value "digital device: a device. the one dimensional quantity into a finite number group by combination or Limit divides; Pole pair: two neighboring areas of pronounced river intensity, which have exactly the same strength but opposite polarity decomposers (Resolver): a device for both transmitting and dividing a Vector size in parts; # Resolution: a measure of the smallness of an angular or Linear distance that can just be determined; -Real-time operation: on Term used to describe the speed of a data processing process serves,; where this speed equals the formation speed of the main data which coincide in time in practice.

Ein System, das die Grundprinzipien- gemäß der Erfindung benutzt, ist in F i g: 1 dargestellt und zeigt einen Zerleger 20, einen Oszillatro 22 und einen Phasendetektor 24. Der Zerleger 20 kann tede geeignete bekannte Bauart besitzen. Solche Zerleger umfassen elektrische Leiter sowhol auf einem feststehenden als auch auf einem beweglichen Element, die induktiv und/oder kapazitiv gekopplt sind, Der Oszillator 22, der elelctrischeSignäle konstanter Frequenz und Amplitude liefert, ist mit einem EingangsIeiter auf dem Zerleger 20 verbunden. Hieryon wird ein Ausgangssignal der gleichen jedoch mit einer Phasenverschiebung unt- eh1ii slochen Betrag erhalten, der proportional dim mechanische Eingangwinkel des Zerlegers ist. A system that uses the basic principles - according to the invention, is shown in Fig. 1 and shows a decomposer 20, an oscillator 22 and a phase detector 24. The decomposer 20 can be of any suitable known type. Such disassemblers include electrical conductors both on a fixed one and on a fixed one on a movable element which are inductively and / or capacitively coupled, The Oscillator 22, which supplies electrical signals of constant frequency and amplitude, is connected to an input conductor on the decomposer 20. Hieryon becomes an output signal the same but with a phase shift of less than the amount obtained, is the proportional dim mechanical entrance angle of the decomposer.

Das vom Zerleger20 kommende Augangssingal wird einem Phasendiskriminator oder -detketor 24 zugeführt zusammen mit dem Bezugssignal vom Oszillator 22. Der Verstärker 26 führt darn geeignete Signalamplitude dem Detektor 24 zu. The output signal coming from the decomposer20 becomes a phase discriminator or detector 24 supplied together with the reference signal from the oscillator 22. Der Amplifier 26 then supplies appropriate signal amplitude to detector 24.

Ein statisches Gelichstromausgangssignal wird d vom Phasendetektor 24 gewonnen. Die Große diess Signals ist proportional der Phasendifferenz zwischen den beiden dem Detektor 24' zugeführten Eingangs signalen und wird der Zahlenwerhtanxierorching 28 zugeführt. Die hohe Genauigkeit in jedem System, das die Phasenverschiebung mißt, erforder daß die Sinuskurven sehr geringe Verzerrungen atgset. A static equilibrium current output is d from the phase detector 24 won. The size of this signal is proportional to the phase difference between the two input signals fed to the detector 24 'and the numerical tanxingorching is used 28 supplied. The high accuracy in any system that measures phase shift, required that the sine curves atgset very little distortion.

Die Schwierigkeiten, die bei der Konstruktion tih dem elektrischenBetrieb der verschiedenen vervtePndes en Schaltelemente auftreten, lassen die Möglichkeit einer Teilung der von einem einzelnen Phasendetketor abgegebenen Ausgangssignale in z. B. 100 000 gleiche - Teile kaum durchführbar erscheinen. Die außerordentlich hohe Auflösegenauigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch Phasendehnung oder Vervielfachung des Phasenwinkels auf der Basis der Erzeugung von Harmonischen bzw. Oberwellen durch nichtlineare Vorrichtungen erhalten.The difficulties encountered in the construction tih the electrical operation of the various switching elements used allow the possibility a division of the output signals emitted by a single phase detector in z. B. 100 000 equal - Parts hardly seem feasible. the extremely high resolution accuracy according to the present invention is achieved by Phase expansion or multiplication of phase angle based on generation of harmonics obtained by non-linear devices.

Beim Modulieren eines Signals der Form sin (wt +0) mittels einer nichtlinearen Vorrichtung bzw. eines Frequenzvervielfachers 30 gemäß F i g. 1 erhält man durch Auflösen von sin n (wt +0) die n-te Harmonische, wenn der Ausgangsstrom durch eine Taylorsche Reihenentwicklung dargestellt wird. Dies führt zu einem Ausdruck, der einen konstanten Koeffizienten und sin n(wt + #) enthält. When modulating a signal of the form sin (wt +0) by means of a non-linear device or a frequency multiplier 30 according to FIG. 1 receives by solving sin n (wt +0) the nth harmonic if the output current is represented by a Taylor series expansion. This results in an expression which contains a constant coefficient and sin n (wt + #).

Da sin n (wt + #) gleich sin (nwt + n#) und # die Phasendifferenz zwischen dem Ausgangssignal des Zerlegers 20 und dem Bezugssignal vom Oszillator 22 ist, führt das Mischen der n-ten Harmonischen mit der (n + 1)-ten Harmonischen zu einem Signal, das eine Komponente sin (wt + n#) aufweist. Diese Komponente aus den Signalen der Vervielfacher 30 und 32 wird vom Mischer 34 dem Detektor 36 und der Digitalvorrichtung 38 zugeführt, wodurch die zweitwichtigste Zahlenstelle der Anzeige erhalten wird. Since sin n (wt + #) equals sin (nwt + n #) and # is the phase difference between the output of the decomposer 20 and the reference signal from the oscillator 22, the mixing of the n-th harmonic with the (n + 1) -th harmonic results to a signal that has a component sin (wt + n #). This component off the signals of the multipliers 30 and 32 is from the mixer 34 to the detector 36 and the digital device 38, whereby the second most important digit of the Ad is received.

Eine weitere Vervielfachung des Ausgangssignals des Mischers 34, das in der Form sin (wt + n#) vorliegt, mit dem gieichen Faktor n führt zu einem Signal, das durch sin(nwt + n2#) dargestellt wird. Another multiplication of the output signal of the mixer 34, which is in the form sin (wt + n #), with the same factor n leads to a Signal represented by sin (nwt + n2 #).

Durch Mischen dieses Signals mit dem vom Frequenzvervielfayher 32 abgegebenen Signal wird das Eingangssignal für den Phasendetektor 44 gliche sin (wt + n2#). Das vom Phasendetketor 44 abgegebene Signal wird der Digitavlorrichutung bzw. zhalenazeige 46 aufgegeben und ist proportional der drittwichtigsten Zahlenstelle der Anzeige.By mixing this signal with that from the frequency multiplier 32 output signal, the input signal for the phase detector 44 is equal to sin (wt + n2 #). The signal emitted by the phase detector 44 is used to direct the digital signal or meter display 46 and is proportional to the third most important digit the display.

Es können verschiedene Typen von Zerlegern für Winkel- und Entfernungsmessung in diesem Ortungssystem angewandt werden, wie Goniometer, Geber (»Selsyn«), Meßleitungen und verschiedene gedruckte Schaltungen mit einem stationären und beweglichen Tèil. Jeder Zerleger kann so ausgelegt werden, daß er ein Signal sin (wt +0) abgibt, wobei 0 proportional der Verschiebung des beweglichen Elements ist. Dies wird eindeutig im Fall geschlitzter, abgeglichener Meßleitungen, die keine stehenden Wellen aufweisen. Different types of decomposers for angle and distance measurement can be used in this location system are used, such as goniometers, transducers (»Selsyn«), measuring lines and various printed circuits with a stationary and a movable part. Each decomposer can be designed to give a signal sin (wt +0), where 0 is proportional to the displacement of the movable element. This becomes clear in the case of slotted, balanced test leads that have no standing waves.

Die Phase des Signals, das durch die bewegliche Probe aus der geschitzten Leitung entnommen wird, wird mit der Phase an einem Fixpunkt verglichen. Andere Zerlegerformen benutzten die allgemeine Beziehung sin (x y) = sin x cos y - cos x sin y. Ein solches Zerlegersystem ist bekannt.The phase of the signal emitted by the moving sample from the sliced Line is removed is compared with the phase at a fixed point. Other Decomposition forms used the general relationship sin (x y) = sin x cos y - cos x sin y. Such a dismantling system is known.

Eine weitere Zerlegerart, die in der Lage ist, einen mechanischen Drehwinkel entsprechend aufzulösen, ist in F i g. 2 dargestellt. Dieser Zerleger besteht aus einer Antriebskomponente, die normalerweise stationär ist, und einer beweglichen bzw. drehbaren Abfühlkomponente. Die Antriebskomponente besteht aus zwei kontinuierlichen elektrischen Leitungen 51 und 52, die geometrisch in der gleichen Ebene auf einer kreisförmigen Bahn liegen, deren Entfernung von der Mitte periodisch um einen konstanten Radius schwankt. Another type of dismantling that is able to produce a mechanical To resolve the angle of rotation accordingly is shown in FIG. 2 shown. This carver consists of a drive component, which is usually stationary, and one movable or rotatable sensing component. The drive component consists of two continuous electrical lines 51 and 52 that are geometrically in the same Plane lie on a circular orbit, the distance of which from the center is periodic fluctuates around a constant radius.

Die Leiter 51 und 52 haben die gleiche Periode und Wellenform. Der Leiter 51 wird bezüglich des Leiters 52 um eine Viertelperiode verschoben, d. h. um 90° Phasenwinkel versetzt. Die Radien der Leiter 51 und 52 können zur Vermeidung der Überlappung unterschiedlich sein.The conductors 51 and 52 have the same period and waveform. Of the Conductor 51 is shifted a quarter period with respect to conductor 52; H. offset by 90 ° phase angle. The radii of the conductors 51 and 52 can be used to avoid the overlap may be different.

Wenn eine gemeinsame Wechselstromquelle an das 90oPhasenverschietiungsnetzwerk angeschlossen wird, dessen Ausgang dem Leiter 51 eine um 90° phasenverschobene Spannung gegenüber dem Leiter 52 zuführt, dann sind die durch die Leiter 51 und 52 fließenden Ströme an allen Stellen und zu jedem Zeitpunkt über deren Längen hin phasenverschoben. If a common AC power source to the 90o phase shifting network is connected, the output of which the conductor 51 is a 90 ° phase-shifted voltage opposite to the conductor 52, then those flowing through the conductors 51 and 52 Currents at all points and at any point in time are phase-shifted over their lengths.

Wenn ein dritter Leiter 53 ähnlicher geometrischer Konfiguration mit der gleichen geometrischen Periodizität über die Leiter 51 und 52 angeordnet wird, so werden in diesen Leiter 53 durch die in den Leitern 51 und 52 fließenden Wechselströme - Spannungen induziert. Die gemeinsamen Induktivitäten bezüglich der Leiter 51 und 52 werden sich mit der Lage des Leiters 53 gegenüber den Leitern 51 und 52 ändern. Die EMK im Leiter 53 ist daher eine Funktion der winkelförmigen oder linearen Verschiebung wie der Amplituden und Phasen (Zeit) der in den Leitern 51 und 52 augenblicklich fließenden Ströme. When a third conductor 53 of similar geometric configuration arranged with the same geometric periodicity over the conductors 51 and 52 is, so are in these conductors 53 through those in the conductors 51 and 52 flowing Alternating currents - induced voltages. The common inductances with respect to the Conductors 51 and 52 will match the position of conductor 53 with respect to conductors 51 and 52 change. The emf in conductor 53 is therefore a function of the angular or linear displacement such as the amplitudes and phases (time) of those in the conductors 51 and 52 instantaneously flowing streams.

Die Funktion, mit der sich die Gegeninduktivität mit dem Winkel ändert, kann durch Auswahl einer geeigneten geometrischen Beziehung zwischen den Leitern festgelegt werden. Wenn das Verhältnis zwischen dem Leiter 53 (im folgenden als »3a bezeichnet) - zu den Leitern 51 (im folgenden als >1« bezeichnet) und 52 (im folgenden als >2« bezeichnet) so gewählt wird, daß für eine gegebene Lage die gemeinsame Induktivität und damit die induzierte EMK zum Phasenwinkel 0 im im Raum zwischen Leiter 3 und Leiter 1 in Beziehung gesetzt wird, gilt das folgende: Die EMK 3,1 stellt die induzierte Spannung im Leiter 3 auf Grund des im Leiter 1 fließenden Stroms dar. Die EMK 3,2 ist die im Leiter 3 auf Grund des im Leiter fließenden Stroms induzierte Spannung EMK 3,1 = f(i1)H1 sin #, (1) EMK 3,2 = f (1H2 cos 0. (2) H1, H2 sind vonder Geometrie abhängige Konstanten; H1 = H2 = H wegen der geometrischen Symmetrie; = = Momentanstrom im Leiter 1; i2 = Momentanstrom im Leiter 2. The function by which the mutual inductance changes with the angle, can be done by choosing an appropriate geometric relationship between the conductors be determined. When the relationship between the conductor 53 (hereinafter referred to as "3a") - to conductors 51 (hereinafter referred to as> 1 ") and 52 (hereinafter referred to as> 2 ”) is chosen so that for a given position the common inductance and thus the induced emf at the phase angle 0 im im Space between conductor 3 and conductor 1 is related, the following applies: The EMF 3,1 represents the induced voltage in conductor 3 due to the in conductor 1 The EMF 3.2 is that in the conductor 3 due to the flowing in the conductor Current induced voltage EMK 3,1 = f (i1) H1 sin #, (1) EMK 3,2 = f (1H2 cos 0. (2) H1, H2 are geometry dependent constants; H1 = H2 = H because of the geometric Symmetry; = = Instantaneous current in conductor 1; i2 = instantaneous current in conductor 2.

Dann wird EMK 3,1 + EMK 3,2 = f(i1) H sin # + f(ia)H cos#. Then EMK 3,1 + EMK 3,2 = f (i1) H sin # + f (ia) H cos #.

(3) Wenn 11 = I1 sin wt und i2 = I2 cos wt, wobei I1, I2 die Amplituden der Ströme sind und I1 = I2 = I ist, gilt f(i1) = di1/dt = wIcoswt, f(I2) = di2/dt = wIsidwt. (3) If 11 = I1 sin wt and i2 = I2 cos wt, where I1, I2 are the amplitudes of the currents and I1 = I2 = I, then f (i1) = di1 / dt = wIcoswt, f (I2) = di2 / dt = wIsidwt.

(4) Da die induzierte EMK mit der Stromänderungsgeschwindigkeit verknüpft ist, ergibt die Substitution der Ausdrücke für d (il) und f(i2) (i2) in der Gleichung (3) EMK 3,1 + EMK 3,2 = H wIcoswtsin# + Hwlsinwtcos0 = HwI(sinwt + 0) (5) Wenn 100 Polpaare um die Kreisscheibe herum vorliegen, auf der der Zerleger angeordnet ist, so stellt jedes Polpaar im Raum 360° (Raumvwinkel) = 3,6° (Raumwindkel) (6) 100 Polpaare dar. Jedes Polpaar stellt jedoch 360° der elektrischen Phasenverschiebung dar, wenn die Fühlerkomponente über das Antriebselement läuft. Somit bedingt das Vorliegen der Polpaare eine hundertfache Unterteilung des Phasenwinkels, nämlich 3,6 = 0,01° (Dre-360 hung der Fühlerkomponente in bezug auf die Phasenkomponente. (4) Because the induced emf is related to the rate of current change is, substituting the terms for d (il) and f (i2) gives (i2) in the equation (3) EMK 3.1 + EMK 3.2 = H wIcoswtsin # + Hwlsinwtcos0 = HwI (sinwt + 0) (5) if There are 100 pole pairs around the circular disk on which the decomposer is arranged is, then each pole pair in space represents 360 ° (spatial angle) = 3.6 ° (space wind) (6) 100 pole pairs. Each pole pair represents 360 ° of the electrical phase shift when the sensor component runs over the drive element. So that requires If the pole pairs are present a hundredfold subdivision of the phase angle, namely 3.6 = 0.01 ° (rotation of the sensor component with respect to the phase component.

Wenn man das Übersetzungsverhältnis des Zerlegers durch G = zl , (7) wobei d0 gleich dem Änderungswinkel des Fühlers in elektrischen Graden und i10 gleich der Änderung des mechanischen Winkels der Antriebsspindel ist, definiert, ist das Übersetzungsverhältnis gleich der Anzahl der Polpaare. Somit wird die Winkelübersetzung des Zerlegers gleich 100. If the transmission ratio of the decomposer is given by G = zl, (7) where d0 is the angle of change of the probe in electrical degrees and i10 is equal to the change in the mechanical angle of the drive spindle, defined, the transformation ratio is equal to the number of pole pairs. Thus the angular translation of the decomposer is 100.

Um den Richtungssinn der Verschiebung im Ausgangssignal festzuhalten, wird ein zwei- oder mehrphasiges Detektorsystem für die Phasendetektoren 24, 36 und 44 angewandt. Ein Beispiel eines derartigen Phasendetektorkreises ist in Fig.3 erläutert, das im wesentlichen zwei Phasendetektorkreise enthält, die jede übliche Bauart aufweisen können und so verbunden sind, daß sie zwei Ausgangssignale ergeben, die um 90° in der Phase verschoben sind, wenn die gleichen Eingangssignale angewandt werden. To record the direction of the shift in the output signal, becomes a two- or multi-phase detector system for the phase detectors 24, 36 and 44 applied. An example of such a phase detector circuit is shown in FIG which essentially contains two phase detector circuits, each of which is conventional May have construction and are connected so that they result in two output signals, which are 90 ° out of phase when the same input signals are applied will.

Bei dem gezeigten Phasendetektor weisen die Spulen 60 einen Mittelabgriff auf, und ein Spulenende 62 ist mit dem Mittelabgriff verbunden. Die Eingangs signale, deren Phasendifferenz gemessen werden soll, werden induktiv an die entsprechenden Spulen angekoppelt, und die parallel zu den Widerständen 64 und 66 erhaltenen Ausgangsgleichspannungen sind proportional der Phasendifferenz zwischen den beiden Eingangssignalen. In the phase detector shown, the coils 60 have a center tap on, and a coil end 62 is connected to the center tap. The input signals, whose phase difference is to be measured are inductively connected to the corresponding Coils coupled, and the DC output voltages obtained in parallel with resistors 64 and 66 are proportional to the phase difference between the two input signals.

Wenn das Bezugssignal E sin wt mit einem Signal E sin (wt + k#) des Zerlegers verglichen wird, dann wird eine Ausgangsspannung Eans gleich E sin k0 erzeugt. If the reference signal E sin wt with a signal E sin (wt + k #) des Decomposer is compared, then an output voltage Eans becomes equal to E sin k0 generated.

Wenn das Bezugssignal E sin wt um 90° phasenverschoben wird und in ein zweites Phasendetektornetzwerk eingeführt und mit dem Signal E sin (wt+k0) verglichen wird,- ergibt sich Eaus = E sin (k # + 90°) = E cos k #. When the reference signal E sin wt is phase shifted by 90 ° and in introduced a second phase detector network and compared with the signal E sin (wt + k0) - results in Eout = E sin (k # + 90 °) = E cos k #.

Durch die 90°-Phasenverschiebungsyorriclitung werden zwei Signale E sin wt und E cos wt - aus dem Bezugsträger gebildet. E sin wt wird mit dem Nachrichtenträger E sin (wt + kO) in einem Phasendetektor und E cos wt mit E sin (wt + k#) in einem andern Phasendetektor~ verglichen. Pie von den Detektoren abgegebenen Signaie werden den Ablenkplatten ein, er Kathodenstrahlröhre zugeführt, und zwar das eine Signal E sin kO dem waagerechten Plattenpaar, das andere Signal E cos kO dem senkrechten Plattenpaar. The 90 ° phase shifting correction produces two signals E sin wt and E cos wt - formed from the reference carrier. E sin wt is with the message carrier E sin (wt + kO) in one phase detector and E cos wt with E sin (wt + k #) in one compared to another phase detector ~. Pie signals emitted by the detectors will be a cathode ray tube fed to the baffles, namely the one signal E sin kO the horizontal pair of plates, the other signal E cos kO the vertical Plate pair.

So wird eine Strahllage erzielt, deren Winkellage gegenüber einem Bezugspunkt gleich kO ist.In this way, a beam position is achieved whose angular position is opposite to a Reference point is equal to kO.

Da 0 kontinuierlich veränderlich ist, ist k 0 eine analoge Größe. Die Aufgabe der digitalen Verarbeitung dieser Größe wird von der Digitalvorrichtung gelöst Es genügt hier zu vermerken, daß die in Flug. 4 gezeigte Kathodenstrahlröhre die Drehung des Stahls in einzelnen Stufen von 1/10 3600 je Stufe ermöglicht, Da der Strahl in einzelnen Stufen dreht, ist jeder Stufe ein einzelnes Signal zugeordnet, das zum Ablesen gespeichert wird. Die Digitalvorrichtung kann irgendein beliebiges bekanntes System sein, das so arbeitet, daß eine Veränderung in der Digitalanzeige äuf Grund einer Änderung der Signalhöhe des statischen Gleichstromausgangssignals vom Phasendetektor 26 erfolgt. Vorzugsweise wird für die Digital-, vorrichtung jedoch ein in F i g. 4 beschriebener Typ benutzt, der jedoch gegebenenfalls, wenn erforderlich, andere Formen aufweisen kann. Diese Analog-Digitalumwandlung wird gewöhnlich durch eine Kathodenstrahlröhre bzw. Zahlenröhre vorgenommen, wie sie bekannt ist. Die Kathodenstrahlröhre enthält die üblichen Bauelemente einer Elektronenstrahlquelle einschließlich eines Heizers 78, einer Kathode 80i eines Gitters 82, einer Hochspannungselektrode 84 und einer Fokussierungselektrode 86, die durch eine geeignete Spannungsquelle 88 versorgt wird. Since 0 is continuously variable, k 0 is an analog quantity. The task of digitally processing this size is done by the digital device solved Suffice it to say that the in flight. 4 cathode ray tube shown allows the steel to be rotated in individual steps of 1/10 3600 per step, Da the beam rotates in individual stages, each stage is assigned an individual signal, which is saved for reading. The digital device can be any one be known system that works so that a change in the digital display Due to a change in the signal level of the static DC output signal from phase detector 26 takes place. Preferably for the digital device, however one in FIG. 4 is used, but if necessary, if necessary, may have other shapes. This analog-to-digital conversion is usually done by made a cathode ray tube or number tube, as it is known. the Cathode ray tube contains the usual components of an electron beam source including a heater 78, a cathode 80i of a grid 82, a high voltage electrode 84 and a focusing electrode 86, which by a suitable voltage source 88 is supplied.

Das Eingangssignal wird auf die Ablenkplatten 90 und 92 derart gegeben, daß der Elektronenstrahl eine zehnteilige Anode (94) abtastet, von der in F i g. 4 nur fünf Anodensegmente dargestellt sind. Bezüglich der Lage des Strahlpunktes auf der Röhrenanode liegen hier drei beeinflussende Felder vor, von denen zwei, nämlich die X- und Y-Verschiebung, den Elektronenstrahlfleck durch die 90° phasenverschobenen Eingangssignale auf einem Kreis anordnen Unmittelbar unter diesen Ablenkplatten liegen zehn radial ausgerichtete Ablenkelektroden 96. Jede dieser Ablenkelektroden ist mit einem entsprechenden Anodensegment 94 verbunden. Diese besitzen die Eigenschaft, Sekundärelektronen auf Grund des Auftreffens des Elektronenstrahls auszusenden. Der auf ein Anodensegment 94 einfallende Strahl führt dazu, daß die Segmentladung wegen der Sekundäremission positiv wird. Die Schleife zur entsprechenden Ablenkelektrode 96 führt zur Anziehung des Strahls, so daß dieser auf die Ablenkelektrode zu abgebogen wird. The input signal is applied to the baffles 90 and 92 in such a way that that the electron beam scans a ten-part anode (94), of which in FIG. 4 only five anode segments are shown. Regarding the position of the beam spot There are three influencing fields on the tube anode, two of which namely the X and Y shift, the electron beam spot due to the 90 ° phase shifted Arrange input signals in a circle Immediately below these baffles are ten radially aligned deflection electrodes 96. Each of these deflection electrodes is connected to a corresponding anode segment 94. These have the property Send out secondary electrons due to the impact of the electron beam. The beam incident on an anode segment 94 causes the segment charge becomes positive because of the secondary emission. The loop to the corresponding deflection electrode 96 leads to the attraction of the beam, so that it is bent towards the deflection electrode will.

Der Strahl trifft dann auf das entsprechende Anodensegment 94 auf bis zu der Stelle, wo sich der Strahlenweg direkt gegenüber der benachbarten Åblenkelektrode 96 bewegt. Wird der Strahl von einem Anodensegment zu einem anderen bewegt, so erfolgt eine Verzögerungswirkung, da der Strahl zu einer der benachbarten Ablenkelektrode gegenüberliegende Stelle abgebogen wurde. Die Verzögerungswirkting ist von der Fortschrittsrichtung des Elektronenstrahls unabhängig.The beam then strikes the corresponding anode segment 94 to the point where the beam path is directly opposite the adjacent deflection electrode 96 moves. If the beam is moved from one anode segment to another, it takes place a retarding effect as the beam travels to one of the adjacent deflecting electrodes opposite point was turned. The delay effect is on the progress direction of the electron beam independently.

Die Zählröhre wirkt als ein an den Zerleger direkt angekoppelter Verstärker und arbeitet als solcher in zwei Richtungen. Die maximale Ansprechgeschwindigkeit der einzelnen Röhre ist durch die Laufzeit des Elektronenstrahls und der RC-Zeitkonstanteh der anode begrenzt. zum die richtige Phasenbeziehung zwischen den Phasendetektoren der verschiedenen Zählröhren zugçführten informationstragenden Signalen sicherzustellen, sind Vorrichtungen für das Einführen einer festgelegten Phasenverschiebung bezüglich der zugeführten Signale zu allen Digitalstellen, mit Ausnahme der unwichtigen, vorgesehen. Wenn der Zahlenwert in der Zählröhre in der zweiten Hälfte ihres Bereichs vorliegt, wird eine verzögernde Phasenverschiebung, die in ihrer Größe gleich der Hälfte der erforderlichen Verschiebung für eine einzelne Zahl ist (in der nächthöheren Zahlenstelle), dem informationstragenden Signal zugeführt, das in die Zahlstelle der nächsthöheren Ordnung eingeführt wird. Dies verhindert, daß die Zählröhre der nächsthöheren Zahlenstelle ihre Anzeige vor der Zählröhre der nächstniedrigen Zahlenstelle von 9 auf 0 oder von 0 auf 9 verändert. The counting tube acts as a directly coupled to the decomposer Amplifier and as such works in two directions. The maximum response speed of the individual tube is determined by the transit time of the electron beam and the RC time constant the anode is limited. for the correct phase relationship between the phase detectors to ensure the information-carrying signals supplied to the various counting tubes, are devices for introducing a fixed phase shift with respect to of the supplied signals to all digital digits, with the exception of the unimportant ones. If the numerical value in the counter tube in the second half of theirs Range is present, there will be a delaying phase shift that will increase in size is equal to half the required displacement for a single number (in the next higher digit), supplied to the information-carrying signal that is introduced into the paying agent of the next higher order. This prevents the counter tube of the next higher number position its display in front of the counter tube of the next lower digit changed from 9 to 0 or from 0 to 9.

Ein jeder den Anodensegmenten 94 zugeordneter, getrennter Arbeitswiderstand 100 gibt dann eine Spannung ab, wenn der Elektronenstrahl auf dieses Anodensegment auftrifft, Dadurch wird ein Ausgangssignal erhalten, das in einer digitalen bzw. nicht kontinuierlichen Form selbst dann vorliegt, wenn das zugeführte Signal kontinuierlich ist. Das abgegebene Signal kann zum Steuern üblicher visueller Anzeigekreise, wie Anzeigesäulen mit Neonröhren, einer elektrischen Schreibmaschine, einem Streifenlocher oder Zeilendrucker, angewandt werden. A separate working resistance assigned to each of the anode segments 94 100 then emits a voltage when the electron beam hits this anode segment This gives an output signal that is in a digital or digital format. discontinuous form is present even when the input signal is continuous is. The output signal can be used to control conventional visual display circuits such as Display columns with neon tubes, an electric typewriter, a strip punch or line printers.

Beispiele für derartige Abnahmekreise sind bekannt. Examples of such acceptance circles are known.

Die Digitalvorrichtung führt somit zu einer Anzahl einzelner Anzeigen, die der Basis des angewandten Zählsystems entspricht. Da üblicherweise ein Zahlensystem mit der Basis 10 benutzt wird, ist es zweckmäßig, die Digitalvorrichtung so zu entwerfen, daß ein aus zehn einzelnen Anzeigen für die 360" der mechanischen Drehung des beweglichen Elements im Zerleger 20 bestehendes Ausgangssignal gebildet wird.The digital device thus results in a number of individual displays, which corresponds to the basis of the counting system used. Since usually a number system is used with the base 10, it is convenient to design the digital device so that that one out of ten individual displays for the 360 "of mechanical rotation of the movable Element in the decomposer 20 existing output signal is formed.

Da die Zerlegebauart nach F i g. 2 360" Phasenverschiebung im Ausgangssignal liefert, wenn die Fühlerkomponente mechanisch nur um ein Hundertstel einer Umdrehung bezüglich der Antriebskomponente gedreht wird, so erzeugt jedes Polpaar eine identische Phaseninformation. Um die Notwendigkeit einer Speicher- oder Integriervorrichtung zu vermeiden, welche die Gesamtzahl der durchlaufenen Polpaare anzeigt, kann ein zweites Antriebs- und Fühlerelement mit der gleichen Zerlegerwelle verbunden werden, um so ein grobes Ausgangssignal zu liefern, wie es an sich bekannt ist. So kann eine Antriebs- und Fühlvorrichtung ähnlich der mit 100 Polpaareinheiten Anwendung finden, wie es in Verbindung mit F i g. 2 beschrieben ist. Dieser ähnliche Polpaarsatz enthält jedoch entweder 99 oder 101 Polpaare im Schaltkreis. Since the dismantling type according to Fig. 2 360 "phase shift in the output signal delivers when the sensor component is mechanically only one hundredth of a revolution is rotated with respect to the drive component, each pole pair generates an identical one Phase information. To the need for a storage or integration device to avoid, which shows the total number of pole pairs passed through, can be a second drive and sensor element are connected to the same dismantling shaft, in order to provide such a coarse output signal, as is known per se. So can a drive and sensing device similar to the application with 100 pole pair units find how it is in connection with F i g. 2 is described. This similar pole pair set however contains either 99 or 101 pole pairs in the circuit.

In Übereinstimmung mit der oben gegebenen Gleichung (7) beträgt das mechanische Übersetzungsverhältnis dieses Abschnitts des Zerlegers entweder 99 oder 101, abhängig von der Anzahl der angewandten Polpaare. Durch Vergleich des Phasenwinkels eines Polpaarsatzes mit dem Phasenwinkel des anderen, wie dies in der F i g. 5 erläutert ist, wird folgendermaßen eine grobe Anzeige erzielt: Das Ausgangssignal vom Oszillator 120 wird der Eingangswicklung des Abschnitts 1 des Zerlegers 122 zugeführt. Das Ausgangssignal des Abschnitts 1 wird sodann auch zum Antrieb des Abschnitts 2 des Zerlegers 122 angewandt. Der zweite Abschnitt des Zerlegers wirkt auf das vom ersten Abschnitt gelieferte Signal ein, wodurch sich ein Ausgangssignal der Form sin(wt+O(n1-n (8) ergibt.In accordance with equation (7) given above, this is mechanical transmission ratio of this section of the disassembler is either 99 or 101, depending on the number of pole pairs used. By comparing the phase angle of a pole pair set with the phase angle of the other, as shown in FIG. 5 explained a rough indication is obtained as follows: The output signal from the oscillator 120 is fed to the input winding of section 1 of decomposer 122. That The output signal of section 1 is then also used to drive section 2 of the Decomposer 122 applied. The second section of the decomposer acts on that of the first Section, resulting in an output signal of the form sin (wt + O (n1-n (8) results.

Eine Digitalstufe bzw. Zahlenstelle, die der mechanischen Entfernung des beweglichen Elements pro- portional ist und dementsprechend die wichtigste Stufe einer mehrstelligen Zahl darstellt, kann durch eine Schaltung erhalten werden, bei der n1 = n2 + 1 ist. A digital step or digit that represents the mechanical distance of the movable element pro- is proportional and therefore the most important level represents a multi-digit number can be obtained by a circuit at which is n1 = n2 + 1.

Dies wird dadurch erreicht, daß z. B. 100Polpaare auf dem Abschnitt 1 und 99 Polpaare auf dem Abschnitt 2 vorliegen. Da in diesem Fall der Abschnitt 2 ein Polpaar weniger als der Abschnitt 1 aufweist und da derselbe mit dem Ausgangssignal von Abschnitt 1 gespeist wird, der hundert zyklische Phasenumdrehungen je Umdrehung der Eingangswelle aufweist, subtrahiert der Abschnitt 2 je einzelner Umdrehung der Eingangswelle alle Werte mit Ausnahme einer einzigen Drehung der Eingangswelle. Daher beläuft sich das vom Abschnitt 2 abgegebene Signal auf E sin (wt + @) O). Dieses Signal wird dem Phasendetektor 127 der ersten Zahlenstelle zusammen mit dem Bezugssignal E sin wt vom Oszillator 120 zugeführt. Das vom Phasendetektor 127 gelieferte Ausgangs signal wird einer Digitalvorrichtung 128 zugeführt und entspricht einer 360°-Phasenverschiebung für jede einzelne Umdrehung der Eingangswelle.This is achieved in that, for. B. 100 pole pairs on the section 1 and 99 pole pairs are available on section 2. Since in this case the section 2 has one pole pair less than section 1 and there the same with the output signal fed by section 1, the hundred cyclic phase revolutions per revolution of the input shaft, subtracts the section 2 for each individual revolution of the Input shaft all values except for a single rotation of the input shaft. Therefore, the signal emitted by section 2 amounts to E sin (wt + @) O). This signal is the phase detector 127 of the first digit together with the reference signal E sin wt supplied from the oscillator 120. That from phase detector 127 Delivered output signal is fed to a digital device 128 and corresponds a 360 ° phase shift for every single revolution of the input shaft.

Das Ausgangssignal E sin wt +0 vom Abschnitt 2 des Zerlegers wird ebenfalls dem harmonischen Verstärker 129 zugeführt, wo es mit 10 multipliziert wird und ein Ausgangssignal E sin 10 (wo +0) ergibt. The output signal E sin wt +0 from section 2 of the decomposer becomes also fed to harmonic amplifier 129, where it is multiplied by ten and an output signal E sin 10 (where +0) results.

Der Bezugsträger E sin wt des Oszillators 120 wird dem harmonischen Verstärker 130 zugeführt, wo derselbe mit 9 multipliziert wird und ein Ausgangssignal E sin 9 (wt) ergibt. Das Ausgangssignal des Neunfachverstärkers (harmonischer Verstärker 130) und das Ausgangssignal des Zehnfachverstärkers (harmonischer Verstärker 129) werden im Mischer 131 kombiniert. Der Ausgang des Mischers 131 kann als E sin (wt +100) beschrieben werden. Wenn dieses Ausgangssignal mit dem Bezugsträger E sin wt des Oszillators 120 im Phasendetektor 132 verglichen wird, ist das vom Detektor abgegebene Ausgangs signal der um einen Faktor 10 vergrößerte Phasenwinkel. Die Zahl der Hunderterstelle wird aus dem Ausgangssignal E sin (wt + 1000) des Abschnitts 1 des Zerlegers 122 mittels der in F i g. 1 beschriebenen Vervielfacher und Phasendetektoren gewonnen. Die Erweiterung der Stellenzahl kann durch viele verschiedene Anordnungen durchgeführt werden, von denen die F i g. 5 eine bevorzugte Ausführungsform zeigt.The reference carrier E sin wt of the oscillator 120 becomes the harmonic Amplifier 130 supplied where it is multiplied by 9 and an output signal E sin 9 (wt) results. The output signal of the nine-way amplifier (harmonic amplifier 130) and the output signal of the ten-fold amplifier (harmonic amplifier 129) are combined in mixer 131. The output of mixer 131 can be expressed as E sin (wt +100). If this output signal is sin with the reference carrier E wt of the oscillator 120 is compared in the phase detector 132, that is from the detector output signal is the phase angle increased by a factor of 10. the The number of the hundreds is derived from the output signal E sin (wt + 1000) of the section 1 of the decomposer 122 by means of the in FIG. 1 described multipliers and phase detectors won. The number of digits can be expanded by many different arrangements be carried out, of which the F i g. Figure 5 shows a preferred embodiment.

In F i g. 6 ist ein Differentialzerleger 150 ähnlich dem in F i g. 5 dargestellten gezeigt, der zwei Abschnitte besitzt, von denen der eine eine elektromechanische Übersetzung von 99 und der andere eine mechanische Übersetzung von 100 aufweist. Der Oszillator 152 nahe der Diagrammitte erzeugt ein Signal konstanter Frequenz, dessen Ausgang durch die Leitung 154 dem Leistungsverstärker 156 und durch den Phasenschieber 158 dem Verstärker 160 zugeführt wird. Das vom Verstärker 156 abgegebene Signal wird einem Induktor des Abschnitts 1 im Differentialzerleger zugeführt, der eine mechanische Übersetzung von 100 aufweist, und der Ausgang des Verstärkers 160, der um 90" bezüglich dem Verstärker 156 phasenverschoben ist, wird dem andern Induktor im Abschnitt 1 zugeführt. Eine Erhöhung bzw. In Fig. 6 is a differential splitter 150 similar to that in FIG. 5, which has two sections, one of which is an electromechanical Gear ratio of 99 and the other has a mechanical ratio of 100. The oscillator 152 near the center of the diagram generates a signal of constant frequency, its output through line 154 to power amplifier 156 and through the phase shifter 158 is fed to the amplifier 160. The signal output from amplifier 156 is fed to an inductor of section 1 in the differential decomposer, the one mechanical translation of 100, and the output of the amplifier 160, the is 90 "out of phase with amplifier 156, the other inductor fed in section 1. An increase or

Zunahme der Bewegung der Welle des Differenzialzerlegers erzeugt am Ausgang des Abschnitts 1 in der Leitung 162 ein Signal gleicher Frequenz, jedoch mit einer Phasenverschiebung, die um das Hundertfache der mechanischen Verschiebung des beweglichen Zerlegerelements verschoben ist. Dieses Signal wird durch den Verstärker 164 verstärkt, in dem Begrenzer 166 begrenzt und dann durch die Leiter 168 dem Leistungsverstärker 170 und durch den Phasenschieber 172 dem Leistungsverstärker 174 zugeführt. Es ist zu beachten, daß die tatsächliche Wellenform nicht unbedingt eine Sinuswelle zu sein braucht, sondern auch in Form einer Taylorschen Reihenentwicklung ausgedrückt werden kann. Die Ausdrücke sin und cos werden dazu benutzt, die Phasenlage der verschiedenen Signale zu kennzeichnen und nicht die genaue Form der Welle anzugeben. Die von den Leistungsverstärkern 170 und 174 abgegebenen Signale werden dem Abschnitt 2 des Differentialzerlegers 150 zugeführt, der eine mechanische Übersetzung von 99 aufweist. Da der Phasenschieber 158 90" Phasenvoreilung und der Phasenschieber 172 90" Macheilung erzeugt, subtrahiert der Differenzialzerleger die Phasenverzögerung des Abschnitts 2 von der des Abschnitts 1, wodurch ein Ausgangssignal gebildet wird, dessen elektrische Phase gleich dem mechanischen Drehwinkel des beweglichen Elements auf dem Differentialzerleger 150 ist. Dies vereinfacht den in Anwendung kommenden Schaltkreis und führt zu einem stabileren Betrieb, als er bei Anwendung des in Fig. 5 gezeigten Systems erreicht werden kann.Increase in the movement of the shaft of the differential decomposer generated on Output of section 1 in line 162 a signal of the same frequency, however with a phase shift that is 100 times the mechanical shift of the movable decomposing element is displaced. This signal is passed through the amplifier 164 amplified, in the limiter 166 limited and then by the Conductor 168 to power amplifier 170 and through phase shifter 172 to power amplifier 174 supplied. Note that the actual waveform is not necessarily needs to be a sine wave, but also in the form of a Taylor series expansion can be expressed. The terms sin and cos are used to define the phase position to identify the various signals and not to indicate the exact shape of the wave. The signals output by the power amplifiers 170 and 174 are added to the section 2 of the differential splitter 150 supplied, which has a mechanical translation of 99 has. Since the phase shifter 158 is 90 "phase lead and the phase shifter 172 90 "generated, the differential decomposer subtracts the phase lag of section 2 from that of section 1, whereby an output signal is formed, its electrical phase is equal to the mechanical angle of rotation of the movable element on the differential splitter 150 is. This simplifies the application Circuit and leads to a more stable operation than when using the in Fig. 5 can be achieved.

Das Signal in der Leitung 176 wird somit ein »grobes« Anzeigesignal und wird durch den Verstärker 178 und den begrenzenden Verstärkern 180 verstärkt. Ein Ausgang des Verstärkers 180 steht über die Leitung 182 mit den Mehrphasendetektorabschnitten 184 und 186 in Verbindung. Dem Phasendetektorabschnitt 184 wird ein zweites Eingangssignal vom Ausgang des Leistungsverstärkers 160 über den Leiter 188 zugeführt. Das zweite Eingangs signal für den Phasendetektorabschnitt 186 wird vom Ausgang des Leistungsverstärkers 156 über den Leiter 190 abgenommen. Dieser Phasendetektor besitzt den in F i g. 3 gezeigten Aufbau und liefert ein Eingangssignal an die Zählröhre 192, das proportional der wichtigsten Zahl in der mehr stelligen Zahlenfolge ist, die die mechanische Phasenlage des beweglichen Elements des Differentialzerlegers 150 darstellt. Wie im Zusammenhang mit den F i g. 1 und 2 besprochen, sind die auf die Phasendetektoren 184 und 186 übertragenen genauen Wellenformen nicht kritisch, da die Zählröhre nur ein Ausgangssignal erzeugt, das genau bezüglich den nächstgelegenen 36° bzw. ein Zehntel von 360" ist. The signal on line 176 thus becomes a "coarse" indicator signal and is amplified by amplifier 178 and limiting amplifiers 180. An output of amplifier 180 is on line 182 with the polyphase detector sections 184 and 186 in conjunction. The phase detector section 184 receives a second input signal from the output of power amplifier 160 via conductor 188. The second The input signal to the phase detector section 186 is from the output of the power amplifier 156 taken over the ladder 190. This phase detector has the one shown in FIG. 3 and provides an input to counter tube 192 that is proportional the most important number in the multi-digit sequence is the mechanical one Represents the phase position of the movable element of the differential splitter 150. As in connection with the F i g. 1 and 2 discussed are those on the phase detectors 184 and 186 transmitted accurate waveforms not critical as the counter tube only an output signal is generated that is accurate with respect to the closest 36 ° or a Tenth of 360 "is.

Ein zweites Ausgangs signal des begrerizenden Verstärkers 180 wird über den Leiter 194 dem die 10. Harmonische erzeugenden Verstärker 196 zugeführt, dessen Ausgangssignal dem Mischer 198 als ein Eingangssignal zugeleitet wird Das zweite Eingangssignal kommt von einem die 9. Harmonische erzeugenden Verstärker 200, dessen Ausgangs signal über den Leiter 202 als das zweite Eingangssignal dem Mischer 198 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Mischers 198 wird sodann als Eingangs signal den Phasendetektoren 204 und 206 zugeführt, wobei das andere Eingangssignal für jeden Phasendetektor von den Leistungsverstärkern 160 und 156 über die Leiter 188 und 190 erhalten wird. A second output signal of the limiting amplifier 180 is fed via conductor 194 to amplifier 196 generating the 10th harmonic, the output of which is fed to mixer 198 as an input signal Das The second input signal comes from a 9th harmonic generating amplifier 200, the output signal via the conductor 202 as the second input signal to the Mixer 198 is supplied. The output of mixer 198 is then used as Input signal fed to phase detectors 204 and 206, with the other input signal for each phase detector from power amplifiers 160 and 156 via the ladder 188 and 190 is obtained.

Die mathematische Analyse der Phasendehnung und des Digitalisierens der zweitwichtigsten Zahlenstelle in der Grobanzeige, wie dies im Zusammenhang mit der F i g. 5 erläutert ist, zeigt die Prinzipien der Phasendehnung und die Verfahren der dekadischen Anzeige. Die gleichen Überlegungen treffen auch auf die in der Fig. 6 gezeigte Anordnung zu, jedoch ändern sich die genauen Gleichungen auf Grund der Schaltungen zwischen dem Ausgang des Abschnitts 1 des Zerlegers 150 und den Eingang zum Abschnitt 2 geringfügig. The mathematical analysis of phase expansion and digitizing the second most important digit in the coarse display, as related to the F i g. 5 shows the principles of phase expansion and processes the decadal display. The same considerations apply to those in Fig. 6 to the arrangement shown, however, the exact equations change due to the Circuits between the exit of section 1 of decomposer 150 and the entrance to the section 2 slightly.

Die drittwichtigste Zahlenstelle der mehrstelligen Anzeige wird dadurch erhalten, daß das Ausgangssignal vom Abschnitt 1 des Dlfferentialzerlegers 150, das durch die Verstärker 164 und 166 lief, direkt als Eingangssignal auf die Phasendetektorabschnitte 240 und 242 eingegeben wird. Das andere jedem Phasendetektorabschnitt zugeführte Eingangssignal ist das gleiche, wie es bei allen Phasendetektoren angewandt wird und wie es von den Leistungsverstärkern 160 und 156 geliefert wird. The third most important digit of the multi-digit display becomes obtained that the output signal from section 1 of the differential decomposer 150, which passed through amplifiers 164 and 166 directly as input to the phase detector sections 240 and 242 is entered. The other is supplied to each phase detector section The input signal is the same as that applied to all phase detectors and how it is provided by power amplifiers 160 and 156.

Die viertwichtigste Stelle der Zahlenanzeige wird vom Leiter 243 erhalten, der das Signal der drittwichtigsten Zahlenstelle vom begrenzenden Verstärker 166 überträgt, das im harmonischen Verstärker 244 in der Frequenz verzehnfacht wird und dann dem Eingang des Mischers 245 zugeführt wird. Das andere Eingangssignal für den Mischer 248 ist die 9. Harmonische des Bezugssignals, die vom Verstärker 204 kommt, wodurch das Ausgangssignal des Mischers seine Phase um das Tausendfache der mechanischen Winkeländerung verschiebt. Dieses Signal wird auf die Phasendetektoren 247 und 246 gegeben und liefert in der Zahlenanzeigevorrichtung 248 die viertwichtigste Zahlenstelle. The fourth most important digit of the numeric display is from conductor 243 which receives the signal of the third most important digit from the limiting amplifier 166 transmits, which is increased tenfold in frequency in harmonic amplifier 244 and then fed to the input of mixer 245. The other input signal for mixer 248, the 9th harmonic of the reference signal is that from the amplifier 204 comes in, which makes the output of the mixer a thousand times its phase the mechanical angle change shifts. This signal is sent to the phase detectors 247 and 246 given and supplies the fourth most important in the number display device 248 Pay digit.

Das gleiche Ausgangssignal vom Mischer i45 wird auf den harmonischen Verstärker 250 übertragen der eine 10. Harmonische erzeugt, die dem Mischer 252 zugeführt wird. Das zweite Eingangssignal des Mischers 252 kommt vom harmonischen Verstärker 200, und die Phase des Ausgangssignals des Mischers 252 ist um das Zehntausendfache verschoben worden. The same output signal from the i45 mixer is applied to the harmonic Amplifier 250 transmit which generates a 10th harmonic which is fed to mixer 252 is fed. The second input to mixer 252 is from the harmonic Amplifier 200, and the phase of the output of mixer 252 is ten thousand times has been postponed.

Dieses Signal wird den Phasendetektoren 254 und 256 aufgegeben, welche dann die fünftwichtigste Stelle der mehrstelligen Zahlenanzeige ergeben.This signal is applied to phase detectors 254 and 256, which then result in the fifth most important digit of the multi-digit number display.

Vorstehend wurde ein System beschriebenj das zuverlässig arbeitet und das die 360" einer Umdrehung in 100 000 Teile unterteilt. Es wurden Versuchsausführungen hergestellt, die für eine Umdrehung 200 000 Zählungen ausführen. A system that operates reliably has been described above and that divides the 360 "of a revolution into 100,000 parts. Experiments were carried out manufactured that perform 200,000 counts for one revolution.

Claims (4)

Patentansprüche 1. Funkortungsempfänger zur Messung einer Relativlage von Objekten, bei dem die Meßgröße in Form der mechanischen Stellung eines Resolvers vorliegt und durch Messung der elektrischen Phasendifferenz zwischen der dem Resolver zugeführten Vergleichsschwingung und der von ihm abgegebenen Schwingung bestimmt wird und bei dem die Schwingungen zur Erhöhung der Meßgenauigkeit frequenzvervielfacht werden und die Phasendifferenz in elektrische Digitalwerte umgesetzt und diese in Form von Zahlen angezeigt wird, dadurch gekennzeichnetj daß zur Durchführung einer mehrstelligen Zahlen mäßigen Anzeige der Phasendifferenz für jede Zahlenstelle jeweils besondere Zahlenanzeigekanäle vorgesehen sind, in denen für die der ersten Stelle nachgeordneten Zahlenstellen jeweils die hteßschwingung aus dem vorhergehenden Kanal um n vervielfacht und mit der (ni1)-fachen Vergleichs schwingung gemischt wird, wobei n die Basis des verwendeten Zahlensystems istj und als dann mit der Vergleichs schwingung einem an sich bekannten Phasenmesser zur Anzeige der jeweiligen Zahlenstelle zugeführt werden. Claims 1. Radio location receiver for measuring a relative position of objects for which the measured variable is in the form of the mechanical position of a resolver is present and by measuring the electrical phase difference between that of the resolver supplied comparison oscillation and the oscillation emitted by it determined and in which the vibrations are frequency-multiplied to increase the measurement accuracy and the phase difference is converted into electrical digital values and converted into Is displayed in the form of numbers, characterized in that to carry out a multi-digit numbers moderate display of the phase difference for each digit special number display channels are provided in which for the first digit Subordinate digits each indicate the hteßvibration from the previous channel multiplied by n and mixed with the (ni1) -fold comparison oscillation, where n is the base of the number system used j and then with the comparison vibration in itself known phase meter for displaying the be supplied to the respective number digit. 2. Funkortungsempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resolver eine Vielzahl von Polpaaren zur Aufteilung der Phasenverschiebung der Vergleichs schwingung von 0 bis 360" aufweist und die gegen die Vergleichsschwingung phasenverschobene Schwingung - gegebenenfalls an einen Verstärker - abgibt. 2. Radio location receiver according to claim 1, characterized in that that the resolver has a large number of pole pairs for dividing the phase shift the comparison oscillation has from 0 to 360 "and that against the comparison oscillation phase-shifted oscillation - if necessary to an amplifier - emits. 3. Funkortungsempfänger nach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß der Resolver ein mittels Drehvorrichtungen von 0 bis 360" verschwenkbares Polpaar aufweist, um das längs der Umfangslinie eines Kreises die Vielzahl von Pol- paaren angeordnet ist, die die phasenverschobene Schwingung abgeben. 3. radio location receiver according to claim2, characterized in that the resolver has a pole pair that can be swiveled from 0 to 360 "by means of rotating devices has, around which along the circumference of a circle the plurality of pole mate is arranged, which emit the phase-shifted oscillation. 4. Funkortungsempfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem verschwenkbaren Polpaar abgegebene Ausgangssignal als Eingangssignal den um das verschwenkbare Polpaar angeordneten Polpaaren zugeführt wird. 4. radio location receiver according to claim 3, characterized in that that the output signal emitted by the pivotable pole pair as an input signal is fed to the pole pairs arranged around the pivotable pole pair. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 661 924; USA.-Patentschrift Nr. 2 947 985; Electronic Engineering, 1959, Januar, S. 13 bis 15; Proceedings of the IEE, 1952, Dezember, part IV, S. 318 bis 325. Documents considered: German Patent No. 661 924; U.S. Patent No. 2,947,985; Electronic Engineering, 1959, January, p. 13 to 15; Proceedings of the IEE, 1952, December, part IV, pp. 318-325.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE661924C (en) * 1934-02-07 1938-06-30 Telefunken Gmbh Arrangement for measuring the relative phase shift of two alternating voltages of the same frequency by means of two tubes connected in push-pull
US2947985A (en) * 1958-02-06 1960-08-02 Digital Control Systems Inc Navigation systems

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