DE1275105B - Einrichtung zum Ausgeben digitaler Winkelwerte mit einem Resolver - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al - 36/00

Nummer: 1275 105

Aktenzeichen: P 12 75 105.2-31 (G 34236)

Anmeldetag: 10. Februar 1962

Auslegetag: 14. August 1968

Die Erfindung betrifft einen Analog-Digital-Umsetzer mit einem Resolver zum Ausgeben digitaler Winkelwerte.

Es ist bekannt, einen Winkelwert, beispielsweise die Stellung einer drehbaren Welle, mit Hilfe einer Codescheibe in eine Digitalzahl umzusetzen. Eine solche Codescheibe weist über ihren Umfang mehrere, in Segmente unterteilte, parallele Spuren auf, die jeweils eine binäre Information über die Winkelstellung liefern. Je genauer die Ausgabe sein soll, desto mehl parallele Spuren müssen auf der Codescheibe untergebracht sein, um die Stellenzahl der binären Digitalinformation zu vergiußern. Neben dem erhöhten Raumbedarf haben solche Scheiben auch den Nachteil, daß sie die Antriebswelle stark belasten und außerdem sehr stoßempfindlich sind. Kleinere Codescheiben müssen wegen des erforderlichen Auflösungsvermögens mit höchster Präzision angefertigt sein und können nur in besonderen temperaturgeregelten und staubfreien Räumen betrieben werden", da ein einzelnes Staubkorn bereits zur Auslösung eines Fehlsignals führen kann. Für Anlagen, die eine robuste Bauart erfordern, insbesondere.wenn sie auf Schiffen, in Raketen oder Raumfahrzeugen verwendet werden, sind daher Codescheiben zu störempfindlich und fehlerbehaftet. Sie haben außerdem den Nachteil, daß die üblichen Abtastvorrichtungen eine verhältnismäßig hohe Ansprechzeit besitzen, insbesondere, wenn es sich dabei, wie in den meisten Fällen, um Photozellen handelt.

Auf dem Gebiet der Rechenanlagen werden daher vorzugsweise Synchrongeber oder Resolver zur Ausgabe von Winkelwerten verwendet. Diese Elemente liefern nicht das Bogenmaß oder die Gradzahl eines Winkels direkt, sondern eine Winkelfunktion als Sinus- oder Cosinuswert. In seiner einfachsten Ausbildungsform umfaßt ein Synchrongeber eine Transformator-Primärwicklung und eine Y-förmige Sekundärwicklung. Eine dieser Wicklungen ist gegenüber der anderen beweglich und kann z. B. mit Hilfe eines Steuersignals verstellt werden. Die verschiedenen Winkelstellungen der Y-förmigen Sekundärwicklung gegenüber der Primärwicklung bewirken Ausgangsspannungen des Synchrongebers, mit deren Hilfe der Sinus und der Cosinus des betreffenden Winkels erfaßt werden. Es ist zwar bei Rechenanlagen nicht immer erforderlich, hieraus den Winkelwert selbst zu gewinnen, doch gibt es genügend Fälle, in denen eine schnelle Ausgabe von Winkelwerten erwünscht ist.

Es ist bereits versucht worden, den Winkelwert mjt Hilfe einer Messung der Impulsdauer zwischen Einrichtung zum Ausgeben digitaler Winkelwerte mit einem Resolver

Anmelder:

General Precision, Inc.,

Little Falls, N. J. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. v. Schumann, Patentanwalt,

8000 München 22, Widenmayerstr. 5

Als Erfinder benannt:

George F. Schroeder, Wayne Township, N. J.;

Ronald Y. Paradise, Hillsdale, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 10. Februar 1961 (88 330)

Nulldurchgängen zu erhalten, wobei jedoch zahlreiche Schwierigkeiten bei der Ausbildung einer hierzu brauchbaren Schaltung auftraten und der Meßwert stark verzerrt und fehlerhaft wiedergegeben wurde. Auch eine direkte Ablesung des Winkels aus dem Sinus oder dem Cosinus bereitet Schwierigkeiten, da diese Winkelfunktionen nicht genügend linear sind, um die Ausgabe einer leicht umwandelbaren Information über den Winkel zu ermöglichen. Bisher haben alle Versuche, einen Winkelwert aus dem Synchrongeber oder Resolver zu entnehmen, nicht zu dem gewünschten Erfolg geführt.

Es ist daher die Aufgäbe der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die Ausgangssignale eines Resolvers in eine Information über den Winkelwert umzusetzen. Durch die Verarbeitung zweier Ausgangssignale (Sinus und Cosinus) und deren Vergleich oder Verhältnisbildung sollen Fehler und Verzerrungen in der Wiedergabe weitgehend ausgelöscht werden und die Genauigkeit von der Amplitude und der Frequenz der Eingangsspannung möglichst unabhängig gemacht werden. Nach der Erfindung geschieht daher die Umsetzung in einem aus parallelen, einzeln einschaltbaren, entsprechend einer tangens- bzw. cotangensähnlichen Funktion dimensionierten Widerstandszweigen bestehenden Netzwerk, an dessen Eingang ein dem Resolver entnommenes, einer Winkelfunktion proportionales Signal liegt und dessen

109 59O/3JZ

Ausgangsgröße zusammen mit einem anderen ebenfalls dem Resolver entnommenen Winkelfunktionswert die beiden Eingangssignale einer Vergleicherstufe bilden, deren Ausgang unter Steuerung eines Schieberegisters nacheinander mit den einzelnen die Stellen des zugehörigen digitalen Winkelwertes abhängig von der Polarität des Vergleicher-Ausgangssignals angebenden, die in den Widerstandszweigen liegenden Schalter entsprechend betätigenden Stellen eines Speicherregisters verbunden wird.

Vorzugsweise werden dem Resolver die beiden Winkelfunktionswerte sin Θ und cos Θ eines Winkels Θ entnommen. Es stellt sich als günstig heraus, wenn der Augenblickswert, die Phasenlage und die Polarität dieser Werte die Kriterien für eine logische Schaltung zur Ermittlung des der jeweiligen Winkelstellung der Resolverachse entsprechenden Kreisoktanten bilden und wenn das Netzwerk elektrische Tangensund Cotangens-Äquivalentwerte für Winkel zwischen 0 und 45° liefert.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen.

F i g. 1 zeigt schematisch einen Teil des erfindungsgemäßen Schalter-Widerstands-Netzwerks, das in Verbindung mit groben oder als Basiswerte verwendeten binären Winkelangaben verwendet wird;

Fig. 2 zeigt schematisch einen Teil des in Verbindung mit den Winkelfeinwerten verwendeten Schalter-Widerstands-Netzwerks ;

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der zusammengebauten, den Basiswerten und den Feinwerten der binär ausgedrückten Winkelstellungen zugeordneten Widerstandszweige und des Dämpungsnetzwerks, durch das eine Beziehung zwischen den Basiswertzweigen und den Fein- oder Genauwertzweigen hergestellt wird;

F i g. 4 zeigt in einem Blockdiagramm die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Schalter-Widerstands-Netzwerks;

F i g. 5 ist eine schematische Darstellung des Schalter-Widerstands-Netzwerks nach F i g. 4;

Fi g. 6 gibt das einem theoretischen Ausgabewert von 10° entsprechende elektrische Widerstands-Äquivalent-Netzwerk wieder;

F i g. 7 ist eine Wiedergabe des einem theoretischen Ausgabewert von 20° entsprechenden elektrischen Widerstands-Äquivalent-Netzwerks;

Fi g. 8 gibt das einem theoretischen Ausgabewert von 30° entsprechende elektrische Widerstands-Äquivalent-Netzwerk wieder;

Fi g. 9 zeigt das einem theoretischen Ausgabewert von 40° entsprechende elektrische Widerstands-Äquivalent-Netzwerk ;

Fig. 10 zeigt in graphischer und symbolischer Form die acht Halbquadranten bzw. Oktanten eines Kreises, die Lage des Sinus und Cosinus in jedem Oktanten und die Phase des Cosinus gegenüber dem Bezugssignal, d. h. die Phase der Cosinus-Sekundärwicklung gegenüber den der Primärwicklung zugeführten Erregungssignalen;

F i g. 11 ist ein Blockdiagramm der in Verbindung mit der Wahl der Oktanten benötigten Aggregate;

Fig. 12 zeigt schematisch weitere Einzelheiten des in Fi g. 11 als Blockdiagramm wiedergegebenen ,Umwandlungssystems;

F i g. 13 ist ein Blockdiagramm und veranschaulicht die Wahl des Sektors oder Oktanten für den Fall, daß sowohl ein Grobeinstellungs-Eingangssignal als auch ein Feineinstellungs-Eingangssignal vorhanden ist;

F i g. 14 ist eine graphische Darstellung einer Fehlerkurve für die Ausgabe von Tangenswerten, die gemäß der Erfindung bewirkt wird.

Bevor die Konstruktion der erfindungsgemäßen Einrichtung beschrieben werden kann, ist es erforderlich, sich ein Bild von den mathematischen Grundgedanken zu machen. Die Kenntnis der mathematischen Grundlagen erleichtert das Verständnis der Erfindung.

Manche Synchrongeberaggregate verwenden Grob- und Feineinstellungs-Synchrongeber. Der Feinein-Stellungsgeber wirkt nach Art eines Nonius und läuft mit einer Geschwindigkeit um, die ein Vielfaches der Drehgeschwindigkeit des Grobsynchrongebers ist. Auf diese Weise läßt sich eine Feinablesung innerhalb des dem Grobsynchrongeber entnehmbaren Winkels erzielen. Um die Erläuterung der Erfindung zu vereinfachen, befaßt sich der einleitende Teil der Beschreibung nicht mit Grob- oder Feinsynchrongebern. Vielmehr wird angenommen, daß eine geeignete Vorrichtung zur Verfügung steht, z.B. ein Resolver, der nur den Sinus bzw. Cosinus eines Winkels liefert und daß aus dieser Information der Winkel selbst gewonnen werden soll.

Gemäß der Erfindung wird ein Ratio- bzw. Verhältnis- oder Quotienteneffekt ausgenutzt. Hierbei ist es nur erforderlich, daß das richtige anfängliche Windungsverhältnis der Eingangstransformatoren Werte liefert, die dem Sinus und Cosinus entsprechen, sowie eine praktisch brauchbare Eingangsspannung und einen Strom, die oberhalb einer gewissen Schwelle liegen.

Im folgenden wird der Kreis und die für die erfindungsgemäßen Zwecke benutzbaren Kreisbögen behandelt. Wenn ein Kreis in binäre Ziffern unterteilt wird, kann man mit der folgenden Anordnung arbeiten:

Tabelle 1

Winkelgrade	Binärer Wert	Dezimalwert
360	2U	2048
180	210	1024
90	29	512
45	2a	256
22,5	27	128
11,25	26	64
5,625	25	32
2,8125	24	16
1,40625	23	8
0,703125	22	4
0,3515625	21	2
0,17578125	2°	1

Wie schon erwähnt, besteht der Grund dafür, daß es schwierig ist, eine augenblickliche Ausgabe eines Winkelwertes aus einem Sinus- oder Cosinuswert zu bewirken, darin, daß die Sinus- bzw. Cosinuskurve nicht linear ist. Wenn man die Tangenskurve auf Koordinatenpapier zwischen 0 und 45° oder dem binären Wert von 2⁸ gemäß der Tabelle 1 aufträgt, ' so verläuft diese Kurve ziemlich linear. Ferner kann '

man die Kurve leicht in vier Segmente oder binäre Basispunkte unterteilen, wie es in der folgenden Tabelle 2 gezeigt ist.

Tabelle 2
Wichtige Tangens- und Cotangenswerte

Winkelgrade	Binärer Wert für Basispunkt	Tangens	Cotangens
5		0,0875
10		0,1763	5,6713
11,25	26	0,1989	5,0276
15		0,2680
20		0,3640	2,7475
22,5	27	0,4142	2,4142
25		0,4663
30		0,5774	1,7321
33,75	26 + 27	0,6682	1,4966
35		0,7002
40		0,8391	1,1918
45	28	1,0000

IO

20 binäre Werte benutzen, wobei jeweils eine höhere oder geringere Genauigkeit erzielt wird. Ein Blick auf die Tabelle 2 zeigt, daß der Cotangenswert von 22,5° etwa 2,414 und der Cotangenswert von 11,25° etwa 5,03 ist. Dies sind brauchbare Widerstandswerte, und tatsächlich kann man für den 22,5°-Zweig einen Widerstands wert von 24,1 K verwenden, während man in dem ll,25°-Zweig einen Widerstandswert von 50 K vorsehen kann. Ein Widerstandswert von 50 K wird an Stelle von 50,3 K verwendet, um die Segmentkurve nach oben zu verlagern. Im vorliegenden Zusammenhang ist dieser Punkt ohne größere Bedeutung; er wird weiter unten bei der Behandlung der Fehlerkurve des Netzwerks näher erläutert. Die vorstehend genannten Widerstandswerte wurden willkürlich gewählt, so daß sich ein Stromskalenfaktor von tang 45°= 1 entsprechend 1 mA, d. h. 1 ■ 10~³A, ergibt. Bei dem im ll,25°-Zweig verwendeten Widerstandswert 50 K handelt es sich somit um einen günstigen Zufall, der die Berechnungen erleichtert. Um den 33,75°-Basispunkt in binärer Ausdrucksweise zu erhalten, muß sich sowohl für den 22,5°- Widerstandszweig als auch für den 11,25°-Widerstandszweig ein Ablesewert von »1« ergeben, so daß sich folgende Aufstellung ergibt:

Mit Hilfe der in der Tabelle 2 angegebenen Basispunkte ist es möglich, die Tangenskurve zwischen 0 und 45° durch vier Geraden anzunähern. Der Tangens oder Cotangens läßt sich leicht aus dem Sinus oder Cosinus gewinnen, denn sin Θ — cos Θ ■ Dezimalablesung ....... 45°

Binäre Ablesung 2⁸

33,75° 0

22,5°
2⁷
1

11,25°
2⁶
1

tang θ bzw. sin Θ =

cos θ

. Da die zu vergleichen-

cotang θ

den Ströme proportional zu dem Tangenswert sein müssen, werden die Widerstände den Cotangenswerten proportional gemacht, die verwendet werden, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen.

Das Ziel der Erfindung besteht jedoch nicht lediglich darin, einen Winkel von 0 bis 45° (bzw. 2⁸) zu gewinnen, sondern einen Winkelwert zwischen 0 und 360° (bzw. 2ⁿ) zu liefern. Dieser Wert ist um das Achtfache höher als der Kreisbogen auf 45 bzw. 2⁸°, d. h., der Kreisbogen von 0 bis 45 bzw. 2⁸°, für den Werte in der Tabelle 2 angegeben worden sind, ist ein Oktant von 360 bzw. 2^Ho. Um dies zu erreichen, müssen drei Grundprobleme gelöst werden. Zunächst ist es erforderlich, die Winkelstellung innerhalb des Kreisbogens von 0 bis 45 bzw. 2⁸° zu bestimmen. Dann muß man den jeweiligen Oktanten wählen, in dein der Winkel liegt. Schließlich muß man für den Fall, daß Grob- und Feinsynchrongeber verwendet werden, welche die Sinus-Cosinus-Informationen liefern, die Informationen aus den Grob- und Feinsynchrongebern in Beziehung zueinander bringen.

Nachstehend werden die Basiswinkelstellungen im Oktanten von 0 bis 45° behandelt. Die Zahl der Abschnitte oder Sektoren, in die der Basisoktant von 45° unterteilt wird, wird für die Zwecke der Erfindung vorzugsweise so gewählt, daß sie zum binären System paßt. Man kann z. B. 2, 4, 8 usw. Unterteilungen vorsehen. In der Tabelle 2 sind vier Segmente gewählt worden, die sich jeweils zwischen 0 und 11,25° bzw. 11,25 und 22,5° bzw. 22,5 und 33,75° und 33,75 und 45° erstrecken. Diese Unterteilung in Sektoren genügt für die meisten Zwecke, und die Erfindung wird bezüglich der Benutzung dieser Sektoren beschrieben, doch könnte man auch andere Der Cotangens von 33,75° ist 1,4966 oder etwa 1,5. Um diesen Wert zu erhalten, benötigt man folgende Parallelzweigwiderstandsanordnung: 24,1, 50 und 186 K, d.h.

14,966 =

55 50 24,1 186

In Fig. 1 ist eine insgesamt mit 11 bezeichnete Schaltung dargestellt, bei der die soeben genannten Widerstandswerte verwendet werden. Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, ist jede Bezeichnung eines Zweiges in Beziehung zum binären Wert des betreffenden Zweiges gesetzt, d. h. der 22,5°- bzw. 2⁷-Zweig ist mit 27 und der 11,25°- oder 2⁶-Zweig ist mit 26 bezeichnet. Da der Wert 33,75° kein binärer Wert ist, ist dieser Zweig einfach mit 33 bezeichnet. Zunächst möge es genügen, festzustellen, daß jeder Zweig 27, 26 und 33 nach F i g. 1 durch einen Schalter 27s bzw. 26s bzw. 33s gesteuert wird. Wenn an die Schaltung 11 eine cos Θ entsprechende elektrische Spannung angelegt wird und ein Strom nur durch den Zweig 27 fließt, ist der erhaltene Stromwert cos Θ tang 22,5° proportional. Wenn beide Schalter 26 und 27 geschlossen sind, wirkt das Und-Gatter 18 auf den Schalter 33s, um den Zweig 33 mit den Zweigen 26 und 27 parallelzuschalten.

Wenn die gewählten Ziffern zwischen 0 und 45° durch gleichmäßige Schritte getrennt wären, würde es sich um eine lineare Interpolation des Winkels handeln, die einen hohen Fehlerfaktor aufweisen würde. Die Erfindung sieht dagegen eine nichtlineare Interpolation vor, die der Tangenskurve genauer entspricht, welche zwischen 0 und 45° eine monoton zunehmende Funktion ist.

Bei einer bevorzugten Ausbildungsform sind die in Fig. 1 gezeigten Schalter keine einfachen Unterbrecher, da die dann offenen Zweige zu Störgeräuschen in dem System führen könnten. Um solche Stör-

geräusche zu vermeiden, werden in jedem Parallelzweig zwei Widerstände vorgesehen, und der zur Erde führende Schalter ist zwischen den beiden' Widerständen angeschlossen. Für die Zwecke der Erfindung ist es vorzuziehen, daß die Widerstandswerte auf beiden Seiten jedes Schalters gleich groß sind, d. h. 24,1 K = 12,05 K + 12,05 K und 50 K = 25 K+ 25 K und 186 K = 93 K + 93 K. Diese Widerstandspaare in parallelen Zweigen liefern die binären Grob- oder Basispunkte. ·

Nachstehend werden die genauen Winkelstellungen. im Oktanten von 0 bis 45° behandelt. Man muß die in Fig. 2 gezeigten »feinen« binären Ziffern vorsehen und mit dem geeigneten Anstieg abstufen. Da die Tangenswerte der Winkel zwischen 0,17578125 und 5,625° sehr klein sind, ist es schwierig, die Widerstandswerte, die den für die binären Basispunkte benutzten Werten entsprechen würden, in der Schaltung mit ausreichender Genauigkeit auszuführen. Im Bereich zwischen 2° und 2⁵ wird man daher andere Feinwerte wählen und dann eine Beziehung zwischen den Basiswerten und den Feinwerten her-. stellen. Da die Feinwerte nicht in einer direkten Beziehung zu den Basiswerten stehen, kann man einen zweckmäßigen Bereich wählen.

Aus der Tabelle 2 ist ersichtlich, daß die Tangenskurve im Oktanten von 0 bis 45° zwischen 33,75 und 45° am wenigsten linear ist. Die gewählten Feinwerte und die Beziehung zwischen den Grobwerten und den Feinwerten kann diese Sachlage berücksichtigen, und, wie weiter unten gezeigt, entsprechen die gewählten Werte auch dem Mittelpunkt im Kreisbogen zwischen 33,75 und 45°, d. h., der lineare Abstufungswert geht durch den Punkt für 39° 22,5'.

Berücksichtigt man, daß in jedem Zweig zwei Widerstände vorgesehen sind, zwischen denen jeweils ein Schalter angeordnet ist, und daß der Schalter seine wirksame Stellung einnimmt, wenn irgendein Zweig in das Netzwerk eingeschaltet ist, während der Schalter dann, wenn der betreffende Zweig nicht in das Netzwerk eingeschaltet ist, seine Erdungsstellung einnimmt, so ist der gesamte Widerstand jedes Zweiges für die Feinwerte dann, wenn die Basiswiderstandswerte in den Feinwiderstandszweigen gleich R sind, entsprechend der Tabelle 3 gegeben.

Tabelle 3

Feinwerte

50 Jedoch liegen in jedem Zweig zwei Widerstände von gleichem Wert, die insgesamt den in der Tabelle 3 angegebenen Werten entsprechen.

Daher wird ein Widerstand in jedem Zweig η einen Wert von 2" · RH haben, während der andere Widerstand einen Wert von 2" ■ R (1 — H) besitzt, wobei H den Bruchteil eines der Widerstände in einem Zweig vom Gesamtwiderstand des Zweiges bezeichnet.

Im folgenden wird darauf eingegangen, auf welche Weise eine Beziehung zwischen den Basiswerten und den Feinwerten im Oktanten von.0 bis 45° hergestellt wird. Die folgenden Angaben beziehen sich auf den Bereich von 33,75 bis 45°.

Da ein einzelnes Liniensegment zwischen 33,75 und 45° den größten Fehler zwischen dem Tangens und dem Winkel liefert, werden die Feinwerte zuerst in Beziehung zu den Grobwerten in diesem Kreisbogen gebracht. Das Problem besteht darin, für R einen solchen Wert zu wählen, daß der Tangens des Winkels 39° 22,5' möglichst gut nachgebildet wird. Außerdem ist die Neigung der Linie durch die Dämpfung zwischen den Grobwerten und den Feinwerten gegeben.

Um die Dämpfung zu berechnen, die erforderlich ist, um den Anstieg des Liniensegments zu ergeben, muß man die benötigten Werte zuerst listenmäßig angeben.

	Werte	Tabelle	4	J = tang θ	1	DI = Differenz zwischen tang θ und tang 33,75°
	Dezimal zahl	für 45 bis 33,75°	0,99386
Winkelgrade	64	Binäre zahl	0,82068	0,32568
45°	63	000000	0,66818	0,15250
44° 49,46'	32	111111		0,00000
39° 22,5'	0	100000
33° 45'	000000

Berücksichtigt man, daß in jedem Zweig zwei Widerstände verwendet werden und einer dieser Widerstände einen Wert von HR und der andere Widerstand einen Wert von R (1 — H) hat, so ist der Leitwert G„_c in jedem Zweig n, der zur Erde umgeschaltet wird, wie folgt gegeben:

G_nc =

2"

(l-H)2^s-"R (l-H)2⁵R~

Damit ein Strom der Amplitude	durchgelassen wird, muß der Widerstands wert für den Zweig Nr.	den Wert 2X ■ R haben
25	5	2° R
24	4	21 R
23	3	22-R
22	2	23-R
21	1	24-i?
2°	0	25-R
2"	η	25~"-R
2"	η	2m-n.R
	(wenn der höchste
	binäre Strom
	wert gleich 2m
	ist)

Der Leitwertunterschied DG_n, der auftritt, wenn ein Schalter aus der Schließstellung in die Uberbrückungsstellung übergeht, ist wie folgt gegeben:

55 DG_n =

2"

2"

2" - (1 - H) 2" (1-H)2⁵R

2"

6o \-H 2⁵R '
Die gesamte Leitfähigkeit G₇- ist wie folgt gegeben:

π =5 θ" "⁼⁵ W 2"

^{Gr =} _B?_o I⁵A" ⁺ _B?_o ^y- (l-H)2⁵R ■

Hierin ist y„ gleich 1, wenn der Schalter im Zweig η geöffnet ist, und y„ ist gleich 0, wenn der. Schalter

9 10

im Zweig η geschlossen ist. Daher ist ten Zweige fließende Strom ist, so ist der Ausgangs-

2⁵ + 2⁴ + 2° strom i wie folgt gegeben:

Gr = ^TT _; _ V

^H ' +2.V₁-My₂...-

(X-H)32R
63 H

+ 11 U\ -JT D y '

32R ^ (l-H)32R ' * so ist

wenn Y = y₀ +' 2 y\ + 4 y₂ ... + 32 y₅. _w . ₌

Wenn X_n den entgegengesetzten Wert von y„ besitzt, d. h. wenn x_n = 1 ist, wenn der Schalter im Zweig η geschlossen ist und wenn x„ = 0 ist, wenn Z =

der Schalter im Zweig η geöffnet ist, so ist

Z = X₀ + 2X₁ + Ax₂ ... + 32X₅.
Dann ist i —

X = 63 - Y
und ₂₀

Y = 63 - Z ,
so daß

- 63' H (63-X)

Widerstand der eingeschalteten Zweige n=5 2" Z

J0 λ" 25R- 32R '

FZ ZfX

32R Rs + Z \32R

(X-H)R'

X-HX' '

(I-H) R'

X - HX' X

(X-H)R' 32R

s ' X-HX'

(X-H)R'

(X-HX') Rs + (X-H)R'

(X-H)X'er

(X -HX')R, + (X -H)R

>-

Z

32R r

32R (X-H)32R

_ (X- H) 63 + H (63 -X)

— (1 — H) 3~> R ^^un '^st ^^er Strom i die Änderung des Ausgangs-

" stromes, wenn sich Z von Z = O nach X = X_n,

— 63 — HX wobei X_n einen bestimmten Wert, wenn ein Zweig (1 — H) 32R ₃₀ oder mehrere Zweige eingeschaltet sind. Praktisch

υχ ist der Strom i daher der zusätzliche Ausgangsstrom,

1 7t~ _fi, der dem Ausgangsstrom hinzugefügt wird, welcher

" ■ durch die Schaltung für die Werte zwischen 33,75

X-H 32R _und 45° fließt. Somit muß i von Z = 0 bis Z = 63

Wenn Z er Gesamtwiderstand des Netzwerks 35 der Änderung von Tangens Θ von dem Punkt am

ist, da der Widerstand der reziproke Wert der Leit- Anfang des Kreisbogens bis zu dem Punkt proportio-

fähigkeit ist, erhält man nal sein, der kurz vor dem Ende des Kreisbogens liegt,

d.h. von 33°45' bis 44°49,46'.

Z = -L ₌ ^] ~^{H 32R} Aus der Tabelle4 ergibt sich

°r X-^r ^{63 40} tang 33° 45'= 0,66818,

⁶³ tang 44° 48,46' = 0,99386,

Wenn D tang Θ = 0,32568.

„, _ Z^ ' Somit beträgt der Unterschied des Tangenswertes,

~ 63~ 45 der durch das Feinwertnetzwerk in diesem Kreis-

_nj bogen von 33,75 bis 45° berücksichtigt werden

muß, 0,32568, und i (44° 49,40') - i (33,75°) = 0,32568 K,

R' — _ wobei K eine Konstante ist.

63 ' Nun ist i (44° 49,40') der Strom i für den Fall, daß

so ist 50 alle Zweige eingeschaltet sind, oder wenn Z = 63,

l-H , u^nd ' (33,75°), ist der Strom i für den Fall, daß keine

Z = j _ffx' R ■ Zweige eingeschaltet sind bzw. daß Z = O. Daher ist

Die Äquivalentschaltung für das in F i g. 2 gezeigte ~ 0.32568 K ,

Feinwertnetzwerk wird durch eine Eingangsspannung 55 ^ ' ^{s +} ' '

e_r, einen Reihenwiderstand R_s, einen geerdeten Wider- 0 32568 K = ^e'

stand entsprechend allen geerdeten Zweigen und ' R_s + R'

einen parallelgeschalteten Widerstand entsprechend _g

allen eingeschalteten Zweigen gebildet. R_s + R' = ^r

Die Spannung V an den Feinwertzweigen 12 in 60 U,j23O8 κ

Fi g. 2 verhält sich zur Gesamtspannung e_r wie der Ferner ist es erwünscht, daß einer der gelieferten

Gesamtwiderstand der Feinwertzweige Z zum Ge- Werte genau dem Mittelpunkt zwischen 33,75 und

samt widerstand R_s+ Z; anders ausgedrückt, ist 45°, d.h. dem Winkel 39° 22,5', entspricht. Aus

γ der Tabelle 4 wird entnommen

^{V =} R_s + Z ^6r " ⁶⁵ i (39° 22,5') - i (33,75°) = 0,15250 K.

Wenn man berücksichtigt, daß der am Ausgangs- Jedoch gibt i (39° 22,5') den Strom nur dann wieder,

punkt fließende Strom nur der durch die eingeschalte- wenn der Zweig mit der Bezeichnung 25 oder 2⁵

(09 590/3(7

eingeschaltet ist, d. h. wenn X = 32. Daher ist

(1 — H) „ ßj.

0,1525OK =

Da, wie schon erwähnt

0,32568 K =

+R'

R' =

0,32568 K

-R_s,

kannt sind oder willkürlich gewählt werden können, ergeben sich jetzt die beiden folgenden Gleichungen mit zwei Unbekannten:

(l - -g-H)R_s + (1 -H)R' 5 Q_{32568 K =}

IO

0,15250K = R_s und R' lassen sich dann nach den Regeln der

und da H, K und e_r Werte sind, die entweder be- Algebra durch H, K und e_t ausdrücken.

0,15250K =

--g-tf-1+tf) K₅ -H)

0,32568 K

0,1525OK (1-H)e_r

Da die beiden Widerstände in jedem Zweig gleich groß sind, ist H —γ. Für K kann man den Wert

einsetzen, der ursprünglich unter der Annahme gewählt wurde, daß e_r— 10 V; hieraus erhält man K = I- 10-³A.
Löst man nach R_s auf, so ergibt sich

(I - H) 0,32568 K '
32 1

31
63

J0_(.

•ΙΟ"^{3 V}

63 (0,15250) 0,32568

■)■

45

63 (0,15250) 0,32568

Der Basiswert für die Feinwertzweige beträgt somit 50 K. Die in der Reihenschaltung liegende Dämpfung zwischen 33,75 und 45° oder R_s ist 5,3 K.

Nachstehend wird das Verfahren behandelt, um die Basiswerte und die Feinwerte zwischen 33,75 und 22,5° in gegenseitige Beziehung zu bringen. Die hierbei benötigten Werte gehen aus der folgenden Tabelle 5 hervor.

Tabelle 5

Werte für 33,75 bis 22,5

R_s = 5.3 · 10³ Ohm .

Löst man entsprechend nach R' auf, so erhält man e_r 10

R' =

0,32568 K

0,32568 ■ 10

=3- - 5,3

Winkelgrade	Dezimalzahl	Binäre Zahl	/ = tang θ	D'I = D tang Θ
33" 45' 33" 34,5'. 22 30'	64 63 0	1000000 111 111 000000	0,66818 0,68377 0,41421	0,24956 0,00000

= 30,705 - 5.3 = 25,40 K . Und da

D

63
32 ^;

63

R' = ~ · 25.405 K .
R =■ 50 K .

Der frühere Wert von DI aus der Tabelle 4 betrug 0.32568. Der neue Wert von D'I nach der Tabelle 5 beträgt 0,24956. Außer der Dämpfung R, = 5,3 K ist eine zusätzliche Dämpfung erforderlich. Diese Dämpfung wird durch einen Widerstand geliefert, der mit dem binären Netzwerk parallel geschaltet ist. Es ist daher notwendig, den Wert dieses zusätzlichen Widerstandes zu ermitteln.

Der Wäderstandswert eines Widerstandes verhält sich zum Gesamtwiderstandswert der Schaltung wie der Spannungsabfall an dem Widerstand zum gesamten Spannungsabfall längs der Schaltung.

Die Summe aller Widerstände, die parallel geschaltet sind, um einen Stromwert von 0.32568 zu liefern, wie

er gemäß der Tabelle 4 benötigt wird, ist R'. Wenn der neue Dämpfungswiderstand R_p mit R' parallel geschaltet wird, ist die Summe aller parallelgeschalteten Widerstände wie folgt gegeben:

Setzt man die in den Tabellen 4 und 5 angegebenen und die für Gleichung II erhaltenen Werte ein, so erhält man

R_P R_SR'

Wenn V der Spannungsabfall an

IO

5,3 · (30,705 - 5,3)
10,00000
124965

- 30,705

ist, d. h. an den Parallelzweigen R' und R_p, und wenn E der gesamte Spannungsabfall in der Schal- _r5 tung ist, d. h. der Spannungsabfall an

(R'

so kann man sagen, daß

_ R'R„

V _

R'

R'+ R_n

R'R_P

V = E- ^R' ^{+ R}p

Rs +
Doch ist

V = R- D'l;

daher ist

R'+ R,

	- R'	■D'l -	1	E	P	RRp
V			S	p)	Ώ' _i D Λ -Η Kp
	1	Rx(R' H	R'j		R' + RP
D'l	R'		hfl	R'
E		Rs + RPRS			+ R'R„'
Dl	R'	R,	+
E			Rp

RR_x + R_p(R_x + R') '
RR_x + R_P(R_S + R') = ^p.

RR_x = Rp-^-Rp(R_x+ R'), R'R< =

^R> - -T-

(II)

20 Rp = 14,378 K. Dies ist der für die Dämpfung zwischen 33,75 und 22,5° benötigte Widerstand.

Im folgenden wird beschrieben, auf welche Weise die Basiswerte und die Feinwerte zwischen 22,5 und 11,25° sowie zwischen 11,25 und 0° in Beziehung zueinander gesetzt werden. Mit Hilfe von Gleichung II und unter Benutzung der neuen Tabellen 6 und 7 kann man den Wert des Widerstandes berechnen, der für die Dämpfung zwischen 22,5 und 11,25° bzw. zwischen 11,25 und 0° erforderlich ist.

	Tabelle 6	' / = tang θ	D"I - D tang θ
	Werte für 22,5 bis 11,25°	0,41421
Winkelgrade	Dezimalzahl	0,41064	0,21173
22,50°	64	0,19891	0,00000
22° 19,5'	63
11° 15'	0

35 Der Widerstandswert R'p, der zusätzlich für die Dämpfung zwischen 22,5 und 11,25° parallel geschaltet werden muß, ist wie folgt gegeben:

R₃R'

R' —

(H)

40

45 ^Rp

R'_p

5,3 · (30,705 - 5,3)

10,00000
0,21173

8,148 K .

30,705

Tabelle 7
WeHe für 11,25 bis 0°

Winkelgrade	Dezimalzahl	/ = tang θ	D"'l - D tang θ
11° 15' 11'- 4,5'	64 63 0	0,19891 1,19574	0,19574

55 Der zusätzliche Widerstand R'_p\ der zur Dämpfung zwischen 11,25 und 0° parallel geschaltet werden muß, ist wie folgt gegeben:

6o

E	J-(Rs +	■Rl
D'"	■ (30,705	-5,3)
5,3

0,19574

- 30,705

Im folgenden (F i g. 3) wird das Tangens-Cotangens-Schalter- und Widerstandsnetzwerk beschrieben. Das soeben beschriebene Schalter-Widerstands-Aggregat 10 liefert Werte, die zusammen mit dem elektrischen Cosinusäquivalentwert benutzt werden können, um den Sinusäquivalentwert zu erhalten, oder die man zusammen mit dem Sinusäquivalentwert verwenden kann, um den Cosinusäquivalentwert der Winkelstellung zu erhalten. Somit ist ein Grobnetzwerk 11 für die Werte 11,25° oder 2⁶ und 22,5° oder 2⁷ und 33,75° oder 2⁶ + 2⁷ vorhanden;-· ein Feinwertnetzwerk 12 liefert Werte zwischen 2° und 2⁵ im binären Schlüssel, und ein Dämpfungsnetzwerk 13 stellt eine Beziehung zwischen dem Anstieg der zunehmenden Ziffern zwischen 0 und 2⁶, zwischen 2⁶ und 2⁷, zwischen 2⁷ und 2⁶ + 2⁷ sowie zwischen 2⁶ + 2⁷ und 2⁸ her. Um die Erläuterung des Netzwerks leichter verständlich zu machen, sind die einzelnen Zweige, Schalter, Dämpfungselemente und steuernden Flip-Flop-Schaltungen sämtlich so beziffert worden, daß man einen Hinweis auf ihre Funktion erhält. Der Widerstandszweig 27 ist der für einen "Winkel von 22° 30' oder 2⁷ benutzte Zweig, der Widerstandszweig 26 ist der für den Winkel von 11° 15' oder 2⁶ benutzte Zweig, und die Zweige 20,21,22,23,24 und 25 entsprechen den binären Werten 2°, 2¹, 2², 2³, 2⁴ und 2⁵. Die Schalter tragen die Nummer des Zweiges, den sie steuern, und jeder Schalterbezeichnung ist der Buchstabe s beigefügt, d.h. der Schalter 27s steuert den Zweig 27, während der Schalter 25 s den Zweig 25 steuert. Jedem einen Zweig steuernden Schalter sind zwei Flip-Flop-Schaltungen zugeordnet. Jede Flip-Flop-Schaltung trägt wiederum eine Nummer, die in Beziehung zu dem durch sie gesteuerten Zweig steht. Die Flip-Flop-Schaltungen des einen Satzes sind mit Zahlen ab 200 und die des anderen Satzes mit Zahlen ab 300 bezeichnet. Somit tragen die dem Zweig 27 zugeordneten Flip-Flop-Schaltungen die Bezeichnungen 227 und 327, während für den Zweig 22 entsprechend die Bezeichnungen 222 und 322 und für den Zweig 20 entsprechend die Bezeichnungen 220 und 320 gelten.

Um den durch einen Synchrongeber ermittelten Winkel auszugeben, wird der durch die Einrichtung gelieferte Sinuswert, d. h. sin Θ, einem Komparator 14 zugeführt. In diesem Augenblick ist keiner der Schalter in dem Schalter-Widerstands-Netzwerk geschlossen, und es gelangt kein Cosinuswert in den Komparator 14, der das Schalter-Widerstands-Netzwerk 10 durchläuft. Das Ausgangssigna] des Komparators 14, das in der Leitung 14 a erscheint, löst bei 15 ein Impulssignal aus. Das Impulssignal aus der Stufe 15 betätigt einen Fortschaltspeicher 300, der mehrere Flip-Flop-Schaltungen umfaßt; für jeden binären Zweig ist eine Flip-Flop-Schaltung vorhanden, und es sei daran erinnert, daß es sich bei dem Zweig 33 nicht um einen binären Zweig handelt. Jede Flip-Flop-Schaltung in dem Fortschaltspeicher 300 steuert eine Flip-Flop-Schaltung in einem Speicher 200. Gemäß Fig. 4 bewirkt der Speicher 200, daß das Schalter-Widerstands-Netzwerk 10 den in das Netzwerk eintretenden Wert cos Θ mit einem solchen Wert multipliziert, daß er gleich dem in den Komparator 14 gelangenden Wert sin Θ wird. Somit erhält man den Wert cos Θ tang Θ. Gemäß Fig. 5 werden die einzelnen binären Zweige durch Flip-Flop-Schaltungen in dem Speicher 200 und dem Fortschaltspeicher 300 gesteuert. Jedoch handelt es sich bei dem Zweig 33 nicht um einen binären Zweig. Das Dämpfungsglied 133 für den Winkel 33,75°, das so berechnet worden ist, daß es den Wert 5,3 K besitzt, ist mit den übrigen Zweigen in Reihe geschaltet. Wenn irgendwelche der binären Grobwertzweige eingeschaltet sind, wird daher das Dämpfungsglied für den betreffenden Zweig geerdet, jedoch mit Ausnahme des Dämpfungs-.gliedes 133, das stets in Reihe geschaltet bleibt. Der Zweig 33 wirkt nicht in der Längsrichtung der Zweige 26 und 27, sondern ist mit diesen parallel geschaltet. Zu diesem Zweck wird ein erstes Und-Gatter 18 benutzt. Immer dann, wenn beide Zweige 26 und 27 eingeschaltet sind, schließt das Und-Gatter 18 den Schalter 33 s, d. h., da es sich um einen Transistorschalter handelt, wird der Schalter 33 s so vorgespannt, daß er leitfähig wird. Wenn der Zweig 33 auf diese Weise eingeschaltet wird, werden die Dämpfungsglieder 126, 127 und 100 geerdet. Weitere Und-Gatter 126 g, 127 g und 100 g steuern die Dämpfungsglieder 127, 126 und 100. Ferner sind den drei Und-Sperren 127 #, 126 # und 100 g zwei Umkehrungsstufen 526 und 527 zugeordnet. Die Wirkungsweise der verschiedenen Dämpfungsglieder bezüglich der Und-Gatter und der Umkehrungsstufen ist in der folgenden Tabelle 8 dargestellt.

. Tabelle 8 Steuerung des Dämpfungsnetzwerks

Winkel	Grobzweige Ein	Geerdete Dämpfer	Flip-Flop	Stattfinden Signal	ier Vorgang Umgekehrt	Sigi 127	ial an Und-G in 126	itter 100
33,75 bis 45° .	' Alle	keine	226 227	1 1	526 527	0 1	1 0	0 ■0
22,5 bis 33,75°	27	127	226 227	0 1	526 527	1 1	0 0	1 0
11,25 bis 22,5°	26	126	226 227	1 0	526 527	0 0	1 1	0- 1
Obis 11,25°	keine	100	226 227	0 0	526 527	1 0	0 1	1 1

Um dem Fachmann das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, werden nachstehend theoretische Beispiele gegeben, um zu zeigen, auf welche Weise das Schalter-Widerstands-Netzwerk die Winkelwerte für Winkel von 10, 20, 30 und 40° liefert.

Um diese Beispiele verständlich zu machen, werden die Grobwert- und Feinwertnetzwerke zuerst in der folgenden Tabelle 9 theoretisch kombiniert. Bei den angegebenen Werten handelt es sich nur um theoretische, nicht um tatsächliche Werte.

Tabelle 9

Theoretische Kombinationen von Grob- und
Feinwertnetzwerken

Zweig	Binäre Zahl	Wert in Graden
27	27	22,50
26	26	11,25
25	25	5,625
24 ..	24	2,8125
23	23	1,40625
22	22	0,703125
21	21	0,3515625
20	2°	0,17578125

20

35

40

Beispiel I
Winkel von 10° (Fig. 6)

Wenn dem Komparator 14 ein Sinuswert zugeführt wird, bewirkt das bei 14 a erscheinende Ausgangssignal, daß die Impulsstufe 15 ein Signal an den Fortschaltspeicher 300 abgibt. Ein Impuls gelangt in die erste Flip-Flop-Schaltung 327 und verstellt die Flip-Flop-Schaltung 227 in dem Speicher 200. Der Schalter 27 s wird geschlossen und läßt einen Strom durch den Zweig 27 fließen, so daß ein Strom entsprechend 22,5° geliefert wird. Dieser Wert ist zu hoch, und ein zweites Ausgangssignal 14 b des Komparators 14, das der Flip-Flop-Schaltung 227 zugeführt wird, spannt den Transistorschalter 27s so vor, daß der Zweig 27 geerdet wird. Die Impulse gelangen dann zu der Flip-Flop-Schaltung 326, wo sich genau die gleiche Folge von Vorgängen abspielt. Somit ist in dem Grobwertnetzwerk ein Wert Null vorhanden. In dem Feinwertnetzwerk wird zuerst die Flip-Flop-Schaltung 325 umgestellt, wodurch wiederum die Flip-Flop-Schaltung 225 umgestellt wird, so daß ein Strom durch den Zweig 25 fließt, der einen Wert von 5,625 liefert. Da dieser Wert kleiner ist als der Wert für sin Θ, wird das Vorzeichen des dem Komparator zugeführten Signals umgekehrt, was bewirkt, daß der nächste Impuls zuläßt, daß der Schalter 25 s geschlossen und der Zweig 25 eingeschaltet bleibt. Das gleiche geschieht mit den Zweigen 24 und 23, die beide eingeschaltet bleiben. In diesem Augenblick wird der folgende Wert dem Komparator 14 über das Schalter-Widerstands-Netzwerk 10 zügeführt:

2⁵ - 5,625
2⁴-2,8125
2³ - 1,0625

9,84375 (gesamter Winkelwert)

Binäre Werte: 2⁷ 2⁶ 2⁵ 2⁴ 2³ 2² 2¹ 2°
Binärer Ausgabewert: 0 0 1110 0 0

Aus dem Zweig 23 gelangt der Impuls zum Zweig 22, der einen Wert von 0,703125 hat. Da dies einen Wert von mehr als 10° liefert, wird das Eingangssignal für den Komparator erneut umgekehrt, so daß beim nächsten Impuls der Schalter 22 s in seine kurzgeschlossene Stellung zurückgeführt wird. Der Impuls gelangt dann zum Zweig 21 mit dem Wert von 0,3515625, der ebenfalls zu hoch ist, und schließlich zum Zweig 20 mit dem Wert 0,17578125, der wiederum zu hoch ist, und der vorangehende binäre Wert von 00111000 verbleibt als der Wert für den Winkel von 10°. Das diesem Winkel äquivalente elektrische Netzwerk ist in Fi g. 6 dargestellt.

Beispiel II
Winkel von 20° (Fig. 7)

Die bezüglich des Winkels von 10° beschriebenen Schritte werden wiederholt. Hierbei bleiben die folgenden Zweige eingeschaltet:

2⁶- 11,25
2⁵- 5,625

2⁴- 2,8125
2°- 0,17578125

19,8632125 (gesamter Winkelwert)

Binäre Werte: 2⁷ 2⁶ 2⁵ 2⁴ 2³ 2² 2¹ 2°
Binäre Ausgabewerte: 0 1110 0 0 1

Das dem Winkel von 20° äquivalente elektrische Netzwerk ist in Fi g. 7 gezeigt.

Beispiel III
Winkel von 30° (Fig. 8)

Die bezüglich des Winkels von 10° beschriebenen Schritte werden wiederholt. Folgende Zweige sind eingeschaltet:

2⁷ - 22,5

2⁵- 5,625
2³- 1,40625
2¹- 0,3515625

29,8828125 (gesamter Winkelwert)

Das dem Winkel von 20° äquivalente elektrische Netzwerk ist in Fi g. 8 wiedergegeben.

Bei s piel IV
Winkel von 40° (Fig. 9)

Die bezüglich des Winkels von 10° beschriebenen Schritte werden wiederholt. Folgende Zweige sind eingeschaltet:

Zweig 33 (eingeschaltet, jedoch nicht als binäre Zahl

gezählt)
2⁷ - 22,5
2⁶- 11,25
2⁵- 5,625
2¹- 0,3515625
2°~ 0.17578125

39,90234375 (gesamter Winkelwert)

Das dem Winkel von 40° äquivalente elektrische Netzwerk ist in Fig. 9 dargestellt.

Die in der Praxis tatsächlich erzielten Werte sind besser als die aus den Beispielen ersichtlichen theoretischen Werte. Die Cotangenswerte für 11,25 und 22,5° nach Fig. 1 betrugen 5,0276 bzw. 2;4142. Jedoch wurden keine diesen Werten entsprechenden Widerstände verwendet; vielmehr wurden niedrigere

Widerstandswerte benutzt, wie es weiter unten an Hand der Fehlerkurve erläutert wird; die Wirkung der Verwendung dieser niedrigeren Werte von 50 und 24,1 K besteht in einer Verlagerung der Fehlerkurve nach oben.

Im folgenden wird die Wahl des Oktanten zwischen 0 und 360° beschrieben. Nachdem der Winkel innerhalb des Oktanten von 0 bis 45° bestimmt worden ist, muß jetzt festgestellt werden, welcher der acht Oktanten den Winkel enthält.

Fig. 10 veranschaulicht zeichnerisch und symbolisch, was sich im Verlauf der Sinus- und Cosinusperiode abspielt. Gemäß Fig. 10 werden den Sinus- und Cosinuszweigen des Synchrongebers sinusförmige Ausgangssignale entnommen. Somit kann bei jedem gegebenen Winkel der Sinuswert des Geberausgangssignals je nach dem gewählten Winkel entweder positiv oder negativ sein. Das Gleiche gilt für das Cosinusausgangssignal.

Wenn sich der Synchrongeber um 360° dreht, tritt eine Phasenverschiebung auf. Die Cosinuswicklung dreht sich gegenüber der primären Eingangswicklung, so daß dann, wenn ein einseitig gerichteter Mittelwert D und ein Voltmeter hinter dem Cosinusausgang vorhanden wäre, das Cosinus-Voltmeter ein Maximum auf einer Seite bei 0^r anzeigen würde, um dann bei 90° auf den Wert 0 zu schwingen, woraufhin sich die Bewegung zum Maximum auf der linken Seite bei 180° fortsetzen würde; dann würde eine Rückwärtsschwingung nach rechts erfolgen, und es würde wieder das Maximum auf der rechten Seite bei 360° erreicht.

An Hand von Fig. 10 lassen sich folgende Feststellungen treffen:

I: Sinus und Cosinus sind in den Oktanten 3, 4, 7 und 8 von entgegengesetzter Polarität;

III: Die Phase des Cosinus ist der Phase des Bezugseingangssignals auf der Primärseite in den Oktanten 3, 4, 5 und 6 entgegengesetzt.
Mit Hilfe der vorstehenden Angaben läßt sich folgende Tabelle der Wahrheitsgehalte aufstellen:

Tabelle 10

	I	II	III
Oktant	Gegenpolarität von sin und cos	! sin] > |cos|	Gegenphasigkeit von cos und Bezugswert
	ja= 1 nein = 0	ja = l nein = 0	ja = 1 nein = 0
1	0	0	0
2	0	1	0
3	1	1	1
4	1	0	1
5	0	0	1
6	0	1	1
7	1	1	0
8	1	0	0

II: ohne Rücksicht auf die Polarität ist der Sinus in den Oktanten 2, 3, 6 und 7 größer als der Cosinus;

40

Tabelle

Ferner geht aus Fig. 10 hervor, daß die dort gezeigten Sinus und Cosinuswellen, die sin (-) sin wt und cos (■) sin wf entsprechen, tatsächlich nur eine Hälfte einer Wellenumhüllung repräsentieren. Es ist eine weitere Wellenumhüllung vorhanden, die sin (■) (sin wt) und cos θ (sin wt) entspricht. Bis jetzt wurde nur der Sinus oder Cosinus der Winkelinformation betrachtet, ohne daß der Augenblickswert des Wechselstroms beachtet wurde, der gleich E_max sin vvf ist, wenn w — 2f-t ist; hierbei bezeichnet f den Zeitpunkt, in dem die Spannung gemessen wird. Die hier beschriebene Ausbildungsform der Erfindung kann jedoch Winkelinformationen innerhalb von Mikrosekunden liefern. Im Augenblick des Vergleichs kann daher die Bezugswechselspannung die eine oder andere Halbperiode durchlaufen.

Oktant	Wechselspannung Polaritär von cos (-)	Polarität von sin (■)	Relative Größe cos (-) > sin (·) = 0 cos (■> < sin (■) = 1	Phase von cos (■> gegen Bezugsgröße	Umkehrung von (-) Speicher	45 28 Bit	90 2'Bit	180 2ln Bit
	0= + 1 —	0= + 1 = -	ohne Rücksicht auf Polarität	0 = gleichphasig 1 = gegenphasig	0 = nein I=Ja	0 = aus 1 = ein	0 = aus 1 = ein	0 = aus 1 = ein
1 (Obis 45)	0	0	0	0	0	0	0	0
5 (180 bis 225 )	0	0 »	0	1	0	0	0	1
2 (45 bis 90 )	0	0	1	0	1	1	0	0
6 (225 bis 270 )	0	0	1	1	1	1	0	1
8 (315 bis 360 )	0	1	0	0	1	1	1	1
4 (135 bis 360 )	0	1	0	1	1	1	1	0
7 (270 bis 315 )	0	1	1	0	0	0	1	1
3 (90 bis 135 )	0	1	1	1	0	0	1	0
4 (135 bis 180 )	1	0	0	0	1	1	1	0
8 (315 bis 360 )	1	0	0	1	1	1	1	1
3 (90 bis 135)	1	0	1	0	0	0	I	0
7 (270 bis 315 )	1	0	1	1	0		1	1
5 (180 bis 225 )	1	1	0	0	0	0	0	1
1 (0 bis 45 )	1	1	0	1	0	ο	0	0
6 (225 bis 270 )	1	1	1	0	1	1	0	1
2 (45 bis 90 )	1	1	1	1	1	1	0	0

21 22

Da die hier gegebene Beschreibung den mensch- mäße Einrichtung kann benutzt werden, um jeden liehen Denk vorgängen und nicht etwa den Vor- von mehreren Synchrongebern abzutasten; in diesem gangen in einer Rechenanlage entspricht, wurde Falle speist die Flip-Flop-Schaltung 408 zwei Unddavon gesprochen, daß der Cosinuswert dem Schalter- Sperren für jeden Synchrongebereingang, und jedes Widerstands-Netzwerk zugeführt wird, während die 5 Sperrenpaar wird durch einen Kanalwähler gesteuert. Sinuswerte dem Komparator zugeführt werden. In Die Funktion sin Θ arbeitet in der gleichen Weise der Praxis ist es vorteilhaft, den höchsten Wert des wie die Cosinusfunktion, jedoch mit folgenden Ände-Sinus oder Cosinus dem Schalter-Widerstands-Netz- rungen: Anfänglich wird das Ausgangssignal des werk zuzuführen, während der niedrigere Wert zu Pufferverstärkers 410 positiv gemacht, damit die dem Komparator gelangt. Dies hat zur Folge, daß 10 Wahl des Größenwertes stattfinden kann. Die Ausin den Oktanten 2, 4, 6 und 8 der Speicher einen gangssignale der Pufferverstärker 406 und 410 werden Winkel θ' liefert, der gleich 90°— Θ ist. In diesen über die Schalter 411« und 412a summiert, die durch Oktanten erhält man θ durch Umkehren des durch die Flip-Flop-Schaltung 413 geöffnet gehalten werden Speicher gelieferten binären Wertes, d. h. da- den, woraufhin die Signale einem dritten Pufferdurch, daß man jede 0 in eine 1 und jede 1 in eine 0 i₅ verstärker 414 und einem Komparatorverstärker 14 umändert und der am wenigsten bedeutsamen Ziffer zugeführt werden. Die Eingangssignale für den Puffereine 1 hinzufügt. In der Tabelle 11 sind diese neuen verstärker 414 sind dann von entgegengesetzter PoIa-Werte zusammengestellt. rität; daher wird das Ausgangssignal je nach der

Fig. 11 läßt die Funktionen der Aggregate er- relativen Größe des Eingangssignals positiv oder kennen, die in Verbindung mit der Oktantenkorrektur- 20 negativ sein. Der dem Pufferverstärker 414 zugematrix 403 benötigt werden. Die hier gezeigten Aggre- ordnete Polaritätsfühler 415 bewirkt beim Eintreffen gate zeigen nicht nur den Oktanten an, sondern eines positiven Signals, daß die Schalter 411a und liefern auch die richtigen Signale für die Umwand- 411 b geöffnet und die Schalter 412a und 412fr gelung von sin θ in cos θ. Die Polaritätsdetektoren schlossen werden; beim Eintreffen eines negativen 401 α und 401 /; zeigen die Polarität der Signale an 25 Signals werden diese Schalter im umgekehrten Sinne und bewirken stets, daß nur positive Signale dem betätigt. Dies geschieht mit Hilfe der Flip-Flop-Schalter-Widerstands-Netzwerk zugeführt werden, ob- Schaltung 413. Um eine Zeitsteuerungsfolge oder wohl positive und negative Signale auftreten können. einen Impuls später wird die Flip-Flop-Schaltung Der Größendetektor 402 stellt nicht nur relative 416 auf der Seite für sin θ umgestellt, und alle rich-Größenwerte fest, sondern er bewirkt stets, daß das 30 tigen Signale werden der Vergleichsschleife zugegrößere der beiden Signale dem Schalter-Widerstands- führt. Nunmehr erfolgt die Umwandlung, der EinNetzwerk zugeführt wird. Der Oktantenkorrektur- gang zum Speicher ist offen, und die Oktantenkorrektur matrix 403 wird ferner über die Leitung 418 eine matrix berichtigt die bei 500 erscheinenden binären Information über die Bezugs- und die Cosinusphase Zahlen oder Ausgabewerte des Speichers durch Hinzugeführt. 35 zufügen (bei 501) der gemäß Tabelle 11 erforderlichen

Fig. 12 zeigt weitere Einzelheiten des Umwand- Ziffern oder durch Umkehren der Ziffern,
lungssystems. Die Funktionen cos θ und sin θ werden Da Fehler auftreten können, wenn Winkel abgeeinem T-Transformator der Bauart Scott entnom- tastet werden, die sich einem Vielfachen von 45° men, der auch die erforderliche Trennung gegenüber stark nähern, stellt ein Pegeldetektor 417 die PoIadem Dreileitungssynchrongeber 99 ermöglicht. Die 40 ritäten und Größenwerte innerhalb der an das Sekundärwicklungen des Transformators besitzen eine System gestellten Genauigkeitsforderungen fest.
Mittelanzapfung, damit positive Eingangssignale ge- Im folgenden werden die Grobwert- und Feinwertwählt werden können. Zunächst sei der Cosinus synchrongeber behandelt. In manchen Fällen wird betrachtet; die Schalter 404 und 405 wählen die das Sinus-Cosinus-Eingangssignal durch eine Grobrichtige Eingangsleitung von dem Transformator, 45 Werteinrichtung und eine Feinwerteinrichtung ge- und das Eingangssignal wird einem Pufferverstärker liefert, wobei die Feinwerteinrichtung innerhalb der 406 zugeführt. Ohne Rücksicht darauf, ob eine Grobwerteinrichtung als Winkelnonius wirkt. So-Abtastung erfolgt oder nicht, besitzt der Synchron- lange sich die Sektoren des Grobwert-Synchrongebers geber eine konstante Voreilung, da der Belastungs- oder der Eingangsvorrichtung dem binären System regelungeschälter 407 vorhanden ist. Das Ausgangs- 50 anpassen lassen, ergeben sich keine Schwierigkeiten, signal des Pufferverstärkers 406 wird einem Polari- In manchen Fällen kann man die Grobwert-Eingangstätsdetektor 401a zugeführt, der feststellt, ob es vorrichtung oder den Synchrongeber in Schritte sich um ein positives oder ein negatives Signal han- von je 10° unterteilen, so daß ein Vollkreis von delt. Sobald diese Feststellung getroffen ist, werden 360° in 36 Sektoren zerlegt wird. Dies entspricht die Schalter 404 und 405 so betätigt, daß dem Puffer- 55 jedoch nicht einer Potenz von 2. Infolgedessen muß verstärker 406 nur ein positives Signal zugeführt man den Skalenfaktor des Schalter-Widerstandswird. Der Belastungsregelungsschalter 407 wird durch Netzwerks modifizieren, und bei der Sektorkorrektur die Stellungen der Schalter 404 und 405 gesteuert. handelt es sich nicht mehr einfach um das Abziehen Wenn diese beiden Schalter offen sind, ist der Schal- oder Hinzufügen einer Größe von bzw. zu einer ter 407 geschlossen, und wenn beide Schalter 404 60 Potenz von 2.
und 405 geschlossen sind, ist der Schalter 407 offen. Fig. 13 zeigt in einem Blockdiagramm das Um-

Der Polaritätsdetektor besteht aus einem Polari- Wandlungssystem, das benutzt wird, wenn der An-

tätsfühler 401a. der mit einer Flip-Flop-Schaltung zeiger bzw. Synchrongeber für den groben Winkel-

408 durch eine durch Impulse betätigte Folgesperren- wert nicht in einer Potenz von 2 entsprechende

stufe 409 gekoppelt ist. Die zur Zeitsteuerung dienende 65 Sektoren unterteilt ist. Um eine Doppeldeutigkeit

Impulsfolge wird im Inneren erzeugt, und diese zwischen den Ausgabewerten der Speicher für die

Impulse steuern jede Funktionswahl und jeden Fest- groben und die feinen Werte zu vermeiden, werden

Stellungsvorgang chronologisch. Die erfindungsge- in dem Grobwertnetzwerk zwei zusätzliche Ziffern

eingeführt. Diese entsprechen den beiden bedeutsamsten Ziffern im Ausgabesignal des Speichers des Feinwert-Synchrongebers. Die beiden Ziffernpaare werden verglichen, und dem Grobwert-Synchrongeberspeicher werden entsprechende Korrekturwerte

Tabelle

zugeführt. Wenn sich entsprechende Ziffern beim Vergleich als identisch erweisen, ist keine Korrektur erforderlich. Die folgende Tabelle 12 zeigt die Maßnahmen, die erforderlich sind, wenn die Ziffern nicht identisch sind.

Ziffern	des Feinwertgebers	Ziffern	des Grobwertgebers	1 abziehen	1 zuzählen	Fehler
				ja = 1	ja = 1	Ja=I
2io		2io.		nein = 0	nein = 0	nein = 0
0		0		0	0	0
0		0		1	0	0
0		1		0	0	1
0		1		0	1	0
0		0		0	1	0
0		0		0	0	0
0		1		1	0	0
0		1		0	0	1
1		0		0	0	1
1		0		0	1	0
1		1		0	0	0
1		1		1	0	0
1		0		1	0	0
1		0		0	0	1
1		1		0	1	0
1		1		0	0	0
29	29
0	0
0	1
0	0
0	1
1	0
1	1
1	0
1	1
0	0
0	1
0	0
0	1
1	0
1	1
1	o'
1	1

Gleichung C: Durch Umstellen von Gleichung B erhält man q' ₌ _ q, 4. 2⁹ — 1

_{Gleich D:} Wenn man Gleichung C in Gleichung A einsetzt, erhält man:

0 = C + l + 0_;—2.

Bei einem mit 2⁹ arbeitenden System trägt jedoch ⁹

Die Hinzufügung von +1 zum Ausgabewert des Speichers bedingt, daß dem Speicherausgabewerί die binäre Zahl 000 000001 hinzugefügt wird. Die Sub-νΐί¹⁰^ 7?i\ 7,\ ^{erf0lgt durch} _u ^Addiere? ^de _c ^{r b}!ⁿ*^ren Zahl 111111111 zum Ausgabewert des Speichers.

Bevor jedoch die Doppeldeutigkeit beseitigt werden

kann, muß der Ausgabewert des Speichers für den y

Grobwert-Synchrongeber für jeden Oktanten von 40 der Wert 2⁹ nicht zu dem System bei.

45° korrigiert werden. Die weiter unten folgende Gleichung E: Infolgedessen ist Θ — C + 1 + Q₁

Tabelle 13 zeigt die Korrekturvorgänge für alle Sek- (und man kann 2⁹ fortfallen lassen). Auf diese Weise toren. Die Addition von 90 oder 180 oder 270° be- werden alle Konstanten einfach zu einer standardidingt, daß die in Tabelle 13 angegebenen binären sierten Additionszahl summiert. Die folgende Tabelle 13 Zahlen zum Ausgabewert des Speichers addiert wer- 45 gibt die Arbeitsgänge für jeden Sektor wieder.

den. Um den Subtraktionsvorgang durchzuführen, Bei der Umwandlung der Werte des Grobwert-

wird in der nachstehend beschriebenen Weise mit Additionen gearbeitet.

Gleichung A: Θ = C - Θ'.

Hierin ist C die binäre Zahl für 90 oder 180° oder 270 oder 360°, und & ist die Zahl im Ausgabewert des Speichers.

Man kann 6»,- (0 umgekehrt) wie folgt definieren:

Gleichung B: 6>,· = 2⁹ - 1 - &.

Synchrongebers spielen sich die Arbeitsgänge wie folgt ab:

1. Durchführung der Umwandlung wie bei der Umwandlung für den Feinwert-Synchrongeber;

2. Erforderlichenfalls Umwandlung beim Grobwertspeicher;

3. Hinzufügen von C;

4. Beseitigung der Doppeldeutigkeit.

Tabelle

	Oktant	Korrekturvorgang	Θ'	Maßnahmen
1	(Obis 45°)	Θ =	90-θ'	plus 00000000
2	(45 bis 90°)	Θ =	90 + Θ'	θ' umkehren, plus 00100101
3	(90 bis 135°)	Θ =	180 - Θ'	plus 00100100
4	(135 bis 180°)	Θ =	180 + Θ'	©'umkehren, plus 01001001
5	(180 bis 225°)	Θ =	270 - Θ'	plus 01001000
6	(225 bis 270°)	0' =	270 + Θ'	Θ' umkehren, plus 01101101
7	(270 bis 315°)	Θ' =	360- Θ'	plus 01101100
8	(315 bis 360°)	Θ =	Θ' umkehren, plus 100100001.

In Fi g. 14 ist die Fehlerkurve dargestellt, die sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt. Gemäß Fig. 14 kann man die mittleren Teile der Fehlerkurve dadurch nach oben verlagern, daß man die Enden jedes Segments nach oben zieht. Dies geschieht durch die Verwendung von Widerständen, deren gesamter Widerstandswert etwas kleiner ist als der Wert, welcher dem Cotangens in jedem der Grobwertzweige, d.h. den Zweigen 26 und 27, entspricht. Dies ist insbesondere im Segment 2 zwischen 11,25 und 22,5° erforderlich. Bei der Verwendung der angegebenen Widerstandswerte im Gegensatz zu den theoretisch ermittelten Werten werden die seitlichen Teile des Segments 2 der Fehlerkurve nach oben verlagert, so daß auch der mittlere Teil der Kurve nach oben verlegt wird.

Bei der Beschreibung der Erfindung wurde in erster Linie das gesamte System beschrieben, statt auf die einzelnen Aggregate einzugehen. In der Praxis läßt sich ein Winkelwert innerhalb weniger Mikrosekunden ausgeben. Bei den Pufferverstärkern handelt es sich um Breitband-Wechselstromverstärker, denen als Eingangssignal Impulse mit einer Frequenz von 40 kHz zugeführt werden. Nach einer Zeitspanne von wenigen Mikrosekunden liefert der Verstärker am Ausgang das verstärkte Signal, und dieses Ausgangssignal muß seinem Eingangssignal innerhalb der Fehlergrenze proportional bleiben, die innerhalb des Systems während einer Abtastperiode zulässig ist. Bei einer Abtastperiode von etwa 15 Mikro-Sekunden braucht die untere Frequenzbeschneidung nur in der Größenordnung von 50 Hz zu liegen, um ein Absinken im Hinblick auf die geforderte Genauigkeit zu vermeiden.

Diesen Anforderungen entspricht ein herkömmlicher Wechselstromverstärker mit hoher Rückkopplung. Bis jetzt wurden keine näheren Angaben über die Ausgabemittel gemacht, denn solche Ausgabemittel sind bereits bekannt. Die Ausgabeeinrichtung wird durch den Speicher betätigt, und es kann eine optische Anzeige erfolgen, oder man kann die Ausgabewerte einer Einrichtung zum Umwandeln der binären Werte in Dezimalwerte zuführen.

Die hier beschriebene Anordnung liefert das gewünschte Ausgangssignal mit Hilfe eines Ratioeffektes. Dies ist besonders vorteilhaft, da Netzspannungsfehler auf diese Weise ausgeschaltet werden.

Somit ist festzustellen, daß die Erfindung eine Einrichtung vorsieht, die einen digitalen Wert analog zu einem Winkel liefert, der durch eine Sinus-Cosinus-Quelle, d.h. einen Resolver oder Synchrongeber 99 gefühlt wird; diese Einrichtung umfaßt in Kombination ein Grobwertnetzwerk 11, dem eines der Sinus-Cosinus-Ausgangssignale zugeführt wird, wobei das Netzwerk mehrere parallele Zweige umfaßt, die binäre Basiswerte liefern, welche dem Tangens-Cotangens mehrerer binärer Basiswinkelpunkte im Kreisoktanten von 0 bis 45° entsprechen, ferner ein dem Grobwertnetzwerk zugeordnetes Feinwertnetzwerk 12 mit mehreren binären Zweigen, die binäre Feinwerte zwischen den binären Grob- oder Basiswerten liefern, weiterhin ein Dämpfungsnetzwerk 13, durch das die Werte des Grobwertnetzwerks und des Feinwertnetzwerks in Beziehung gesetzt werden, Uberlastungsschaltermittel für die erwähnten Zweige, die so vorgespannt sind, daß sie einen Strom durch einen Zweig fließen lassen, wenn das Potential gegenüber dem durch den Schalter gesteuerten Zweig gegen die Quelle höher ist als das Potential zwischen dem Zweig und der Quelle, ferner einen Komparator 14, dem das andere der Sinus-Cosinus-Ausgangssignale der Quelle zugeführt wird, sowie das Ausgangssignal des erwähnten Netzwerks, einen. Fortschaltspeicher 300, der durch das Ausgangssignal des !Comparators 14 betätigt wird, einen Speicher 200, der durch den Fortschaltspeicher 300 betätigt wird und die Uberlastungsschaltermittel steuert, so daß binäre Winkelwerte analog den Tangens-Cotangens-Werten zwischen 0 und 45° geliefert werden, sowie Größendetektormittel 402 zum Feststellen, ob der Cosinus größer ist als der Sinus; ferner umfaßt die Einrichtung Polaritätsdetektormittel 401a und 401b zum Feststellen der Polarität des Sinus und des Cosinus sowie Phasendetektormittel 418 zum Feststellen der Phase der Cosinusspannung gegenüber der Eingangsspannung, Oktantenkorrekturmittel 403, denen der Größenwert der Ausgangssignale zugeführt wird, Polaritäts- und Phasendetektormittel, durch welche der dem Speicher zugeordnete Tangens-Cotangens-Wert so eingestellt wird, daß ein digitaler Wert analog zu einem Winkel zwischen 0 und 360° ausgegeben wird.

Bei der Beschreibung der Erfindung wurde die Tangensfunktion benutzt, da sich hierbei der Grundgedanke am besten veranschaulichen läßt. Für den Fachmann ist ersichtlich, daß

tang Θ =

sin Θ
cos Θ

sin Θ

sin Θ

sin (6> 4- 90)
(Hierin ist K = 90)

(sin Θ+ K)

Wenn K von 90° abweicht, z. B. wenn K = 120°, würde die resultierende Funktion analog zu einer Tangensfunktion sein, und man könnte sie als Basis für eine Schaltung ähnlich dem hier gezeigten Netzwerk verwenden. Dies geht am besten aus F i g. 10 hervor, wo zwei identische Sinuskurven um 90° gegeneinander versetzt sind. Um den Tangens-Cotangens zu erhalten, wird der Augenblickswert auf einer Kurve durch den entsprechenden Wert auf der anderen Kurve geteilt. Wenn eine Kurve gegenüber der anderen seitlich verlagert wird und ma.n die Augenblickswerte teilen würde, könnte die resultierende Funktion ebenfalls für die erfindungsgemäßen Zwecke benutzt werden. Letzten Endes sieht die Erfindung somit eine Anordnung vor, um Winkelbeziehungen in diesen entsprechende digitale Werte umzusetzen; hierbei wird eine drehbare Signalquelle verwendet, die zwei Ausgangssignale liefert, bei denen es sich um elektrische Werte von gleicher Art handelt, d. h. um Spannungen oder Stromstärken, die auf die Winkelstellung der drehbaren Signalquelle bezogen sind; diese Werte können als sin Θ und sin (Θ + K) dargestellt werden, wenn Θ die Winkelstellung der Signalquelle gegenüber einer Basislinie ist und wenn K ein konstanter Winkelwert ist, der sich von einem Wert unterscheidet, wenn sin Θ etwa gleich sin (Θ + K) ist, d.h. wenn die ,beiden Kurven in Fig. 10 zusammenfallen. Eines der Ausgangssignale der Signalquelle wird einem Netzwerk zugeführt, das elektrische digitale Werte liefert, welche der Funktion

sin Θ

sin (Θ + K)
entsprechen. Dieses Netzwerk umfaßt Uberlastungs-

10» 590/317

Schaltermittel, die nur dann elektrische Werte durchlassen, wenn diese Werte kleiner sind als die zugeführten Werte. Das andere Ausgangssignal der Signalquelle wird Komparatormitteln zugeführt, denen auch das Ausgangssignal des Netzwerks zugeführt wird. Digitale Mittel, die durch das Netzwerk betätigt werden, liefern Ziffern, die den das Netzwerk passierenden elektrischen Werten entsprechen.

Claims (20)

Patentansprüche:

1. Analog-Digital-Umsetzer mit einem Resolver zum Ausgeben von Winkelwerten, gekennzeichnet durch ein aus parallelen, einzeln einschaltbaren, entsprechend einer tangens- bzw. cotangensähnlichen Funktion dimensionierten Widerstandszweigen (20 ... 27, 33, 100, 126, 127) bestehendes Netzwerk (10), an dessen Eingang ein dem Resolver (99) entnommenes, einer Winkelfunktion proportionales Signal liegt und dessen Ausgangsgröße zusammen mit einem anderen ebenfalls dem Resolver entnommenen Winkelfunktionswert die beiden Eingangssignale einer Vergleicherstufe (14) bilden, deren Ausgang unter Steuerung eines Schieberegisters (300) nacheinander mit den einzelnen die Stellen des zugehörigen digitalen Winkelwertes abhängig von der Polarität des Vergleicher-Ausgangssignals angebenden, die in den Widerstandszweigen liegenden Schalter (20s, 21s...) entsprechend betätigenden Stellen (220,221...) eines Speicherregisters (200) verbunden wird (F i g. 4, 5).

2. Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Resolver (99) die Winkelfunktionswerte sin Θ und cos Θ abnehmbar sind.

3. Umsetzer nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine an den Resolverausgang angeschlossene, die Phasenlage, die Polarität und den Augenblickswert der Winkelfunktionswerte erfassende logische Schaltung (403) zur Ermittlung des der jeweiligen Winkelstellung der Resolverachse entsprechenden Kreisoktanten (Fig. 11).

4. Umsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (10) aus mehreren parallelgeschalteten Widerstandszweigen (20... 27,33) besteht, von denen ein Teil (11) zur Grobabstufung und ein Teil (12) zur Feinabstufung der Winkelstellung dient, sowie aus einer Serien-Parallelschaltung (13) von weiteren Widerstandszweigen (100,126,127,133), die zur Abstimmung des Feinwertteils auf den durch die jeweils eingeschalteten Zweige des Grobwertteils bestimmten Winkelbereich einzeln einschaltbar sind (Fig. 5).

5. Umsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandswerte der Netzwerkzweige den Cotangenswerten der aufgenommenen Signale proportional sind.

6. Umsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandswerte der Netzwerkzweige den Tangenswerten der aufgenommenen Signale proportional sind.

7. Umsetzer nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobabstufungszweige (11) des Netzwerks (10) einen der Winkelstellung 11,25° und einen der Winkelstellung 22,5° entsprechenden Zweig (27 bzw. 26) aufweisen und für die Winkelstellung 33,75° ein weiterer Zweig (33) mit den beiden ersten Zweigen parallel schaltbar ist (Fig. 1).

8. Umsetzer nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinabstufungszweige (12) mehrere Winkelstellungen zwischen 0 und 11,25° entsprechende Zweige (20... 25) aufweisen (Fig. 2).

9. Umsetzer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandswerte für die Feinabstufungszweige (12) gemäß der Formel

₂m-n._R

bemessen sind, wobei R der Widerstandswert für die größte, innerhalb der Feinabstufung wählbare Winkelstellung, m die Anzahl der Widerstandszweige und η der zu bestimmende Widerstandszweig ist.

10. Umsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigwiderstände jeweils aus zwei in Serie geschalteten ohmschen Widerständen bestehen, zwischen denen jeweils der Schalter angeordnet ist (Fig. 3).

11. Umsetzer nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kombination der Feinabstufungszweige (12) mit dem Winkelbereich 33,75 bis 45° des Grobabstufungszweiges (11) ein Serienwiderstand JR₅ (133) vorgeschaltet ist, der nach der Formel

-R'

DI

bestimmt ist, wobei E die angelegte Spannung, DI die Differenz zwischen dem Gesamtstrom durch alle Feinabstufungszweige und dem Strom durch den Grobabstufungszweig für 33,75° und R' der gesamte Widerstandswert aller Feinabstufungszweige ist und daß parallel zu den Feinabstufungszweigen Vorwiderstände R_p (127), R'_p (126) und R'_p' (100) zur Kombination der Feinabstufungszweige mit den Winkelbereichen 22,5 bis 33,75 bzw. 11,25 bis 22,5 bzw. 0 bis 11,25° der Grobabstufungszweige geschaltet sind, die nach der Formel

R. (bzw. R' bzw. R") =

R'R_S

D'I (bzw. D"I bzw. D'"I)

bestimmt sind, wobei D'I bzw. D"I bzw. D'"I die Differenz zwischen dem Gesamtstrom durch alle Feinabstufungszweige und dem Strom durch den Grobabstufungszweig 22,5 bzw. 11,25 bzw. 0~ ist.

12.' Umsetzer nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Vergleicherstufe (14) nacheinander die Grob- und anschließend die Feinabstufungszweige des Netzwerks (10) durch Schließen des in dem jeweils zugehörigen Zweig (27 ...) liegenden Schalters (27s...) abtastbar sind (Fig. 5).

13. Umsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Zweige (27 ...) im durchgeschalteten Zustand verbleiben,

deren Ausgangssignale kleiner als das Vergleichssignal sind.

14. Umsetzer nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer in Abhängigkeit von der Stellung der Schalter in den Grobabstufungszweigen (11) betätigten Auswahlschaltung (1(%, 1260, 1270, 526, 527) der zu dem Winkelbereich des jeweiligen Grobabstufungszweiges gehörende parallele Vorwiderstand R_p (127), R'_p (126) bzw. R'_p' (100) einschaltbar ist (Fig. 5).

15. Umsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter Transistoren sind.

16. Umsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter mittels bistabiler Schaltglieder betätigbar sind.

17. Umsetzer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabilen Schaltglieder je zwei in Serie geschaltete bistabile Schalteinheiten (z. B. 327, 227) aufweisen, wobei die ersten Schalteinheiten (327) zum zyklischen Abtasten der Netzwerkszweige (27) und die zweiten Schalteinheiten

(227) zum Betätigen der Schalter (27 s) dienen (Fig. 5).

18. Umsetzer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die den analogen Signalen entsprechenden Digitalwerte an den zweiten bistabilen Schalteinheiten (200) abnehmbar sind.

19. Umsetzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige des die Winkelstellung der Resolverachse einschließenden Kreisoktanten mittels der logischen Schaltung (501) in Digital werten erfolgt (Fi g. 12).

20. Umsetzer nach Anspruch 3 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte der Sekundärwicklungen des Resolvertransformators geerdet sind und somit die Winkelfunktionswerte dem Resolver jeweils mit wahlweiser Polarität entnehmbar sind (Fig. 12).

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 079 356;
IRE Transactions on Instruments, Juni 1956, S. 168 bis 173.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen