DE1291775B - Analog-Digital-Umsetzer mit Fein- und Grob-Stellungstransformatoren - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Digital-Analog- um die Winkelgeschwindigkeitskonektur im Zusam-Umsetzer mit Fein- und Grob-Stellungstransforma- menhang mit der Mehrfach-Wellenkodierung zu toren, von denen jeder ein stationäres und ein beweg- erhalten,

liches Glied aufweist, mit mehrphasigen Eingangs- F i g. 7 eine Blockschaltung der Fein- und Grobwindungen auf dem einen Glied und mindestens einer 5 Nulldurchgangstore mitGrob-Öffnungsignalerzeugung, einphasigen Ausgangswindung auf dem andern Glied, um die Fein-und Grobzähler aufeinander abzustimmen, mit einer ersten Vorrichtung, mit deren Hilfe mehr- F i g. 8 eine Blockschaltung der mit Toren ver-

phasige Spannungen an die Eingangswindungen sehenen Integrierschaltung nach F i g. 3 und 6, anlegbar sind und die einen Impulsgenerator umfaßt, F i g. 9 eine Blockschaltung des Mischers aus

von dem ein hochfrequenter Impulszug zur Erzeugung io Fig. 3 und 6 und des Fein-Nulldurchgangsdetektors einer die Feinstellung angebenden Zahl abgeleitet ist, aus F i g. 3 und 6.

von dem ein niederfrequenter Impulszug zur Erzeugung Es wird nun näher auf die Schaltungen eingegangen,

einer die Grobstellung angebenden Zahl abgeleitet ist Die F i g. 3 und 4 zeigen ein 256poliges (Geschwin- und von dem die mehrphasigen Spannungen noch digkeit 128) Rotations-Inductosyn 1 mit einem Stator 2 niedrigerer Frequenz abgeleitet sind, mit einer zweiten 15 und einem Rotor 3. Der Rotor 3 und der Rotor eines Vorrichtung, mit der eine mechanische analoge Ein-Geschwindigkeits-Grobauflösers 4 sind auf einer Bewegung an die beweglichen Glieder anlegbar ist, Welle 5 befestigt, die strichpunktiert angedeutet ist. mit Feindaten- und Grobdatenzählern und Feindaten- Die Bezugszahl 5 bezeichnet die Welle, deren Stellung und Grobdatentoren, die der niederfrequente und der gemessen oder angezeigt werden soll, wie dies vorhochfrequente Impulszug passieren müssen, um zu den ao stehend beschrieben ist.

Zählern zu gelangen und von denen jedes in der Zeit Die Statorwicklungen 6 und 7 des Inductosyns 1 zwischen dem Betätigen eines Bezugs-Nulldurchgangs- werden von 1-kHz-Spannungen, die um 90° phasendetektors und dem Betätigen eines entsprechenden verschoben sind, gespeist, wobei diese Spannungen Feindaten- und Grobdaten-Nulldurchgangsdetektors aus einem kristallgesteuerten Taktgeber 8 abgeleitet offen gehalten ist und mit einem Bezugs-Nulldurch- 25 sind, der außerdem die im System benötigten Grundgangsdetektor, der durch eine der Spannungen frequenzen liefert.

niedrigerer Frequenz betätigbar ist, mit getrennten. Aus weiter unten erläuterten Gründen hat der Feindaten-und Grobdaten-Nulldurchgangsdetektoren, Taktgeber 8 eine Frequenz von 8192 MHz. Der die von Signalen der Ausgangswicklungen der Fein- Frequenzteiler 9 teilt diese Frequenz durch 2⁶, wodurch und Grob-Stellungstransformatoren ansteuerbar sind 30 man ein Ausgangssignal von 128 kHz erhält, welches (nach Patentanmeldung P12 73 573.8-31 [deutsche den Grob-Taktimpuls darstellt, welcher über die Auslegeschrift 1 273 573]). Leitung 10 zu der V-Abtastlogik 11 und außerdem

Zu hohe Winkelgeschwindigkeiten von Wellen über die Leitung 12 zum Frequenzteiler 13 zwecks liefern bei der Datenausgabe Fehler, die proportional weiterer Teilung um den Faktor 2⁵ geschickt wird, zur Winkelgeschwindigkeit sind und zum Teil deshalb 35 Dieses Ausgangssignal von 4 kHz wird wie gezeigt entstehen, weil die Trägerfrequenz schwankt. Ver- über die Leitung 14 zum Frequenzteiler und 90°-Phasenwendet man z. B. eine Trägerfrequenz von 1 kHz und schieber 15 geleitet, der Rechteckinipulse von 1 kHz dreht sich die Welle mit mehr als 1000 Bogensekunden auf den Leitungen 16 und 17 abgibt, wobei eines pro zeitlicher Sekunde, so ist der Fehler größer als dieser Ausgangssignale zeitlich um 90° zum anderen 1 Bogensekunde. Die zu hohe Geschwindigkeit be- 40 phasenverschoben ist. Die Spannungen auf den wirkt also eine zu kleine Anzahl von Zählimpulsen Leitungen 16 und 17 werden an die Bandpaßfilter 18 zwischen der Bezugstellung und der tatsächlichen und 19 gelegt, welche ihre Ausgangssignale an die Stellung der Welle. Leitungen 20 und 21 geben, welche zu den den Stator

Aufgabe der Erfindung ist es, den Winkelgeschwin- speisenden Leistungsverstärkern 22 und 23 führen, digkeitsfehler zu beseitigen. 45 Der Frequenzteiler und 90 "-Phasenschieber 15 und die

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch Bandpaßfilter 18 und 19 bilden einen Mehrphasengelöst, daß mit der zu messenden Welle ein Drehzahl- generator, der bei 26 angedeutet ist, zur Erzeugung von messer gekoppelt ist, der ein drehzahlproportionales mehrphasigen Spannungen auf den Leitungen 20 und Ausgangssignal erzeugt, und daß der Ausgang des 21 und für die 1-kHz-Rechteckwelle für das Grob-Drehzahlmessers mit einem Eingang des Feindaten- 50 Bezugssignal auf Leitung 27. Der Leistungsverstärker Nulldurchgangsdetektors verbunden ist. 23 besitzt eine Leitung 24 für seine Ausgangssignale,

Wenn also dem Fehlersignalkanal eine Phasen- die zur Statorwicklung 6 führt, und der Leistungsverschiebung als Funktion der Frequenz zugeführt verstärker 22 gibt seine Ausgangssignale über die wird, so schlägt sich diese Verschiebung in fehlerhaften Leitung 25 zur Statorwicklung 7 ab. digitalen Ergebnissen nieder. Für den Fall, daß die 55 Die Signal- oder Fehlerspannung aus dem Rotor 3 Kennlinie der Phasenverschiebung/Frequenz im gesam- des Inductosyns hat eine konstante Amplitude und ist ten Winkelgeschwindigkeitsbereich linear verläuft, so eine 1-kHz-Sinusspannung, deren Phase sich als läßt sich die obige Lösung leicht und wirkungsvoll Funktion des Drehwinkels der Welle 5 ändert. Als anwenden. Ergebnis erhält man eine 360°-Phasenverschiebung für

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die 60 jeden elektrischen Zyklus des Inductosyns 1. Da das Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigt Inductosyn 1 256 Pole hat, so beträgt der Zyklus

F i g. 1 eine Blockschaltung, die verdeutlicht, wie ^x/_m einer Umdrehung oder 2¹³/₁₆° einer Umdrehung die F i g. 3 und 4 zusammengesetzt werden müssen, der Welle 5. Um auf 2²⁰ zählen zu können, ist der um einen Analog-Digital-Umsetzer mit einer Kompen- elektrische Zyklus in 2¹³ Teile der 8192 MHz unterteilt, sationsschaltung für den Winkelgeschwindigkeitsfehler 6g Der Grobauflöser 4 bestimmt den Zyklus des Induczu erhalten, tosyns und liefert noch den zusätzlichen Betrag von 2'.

F i g. 2 eine Blockschaltung, die verdeutlicht, wie Bei einer Trägerfrequenz von 1 kHz beträgt die die Fig. 5 und 6 zusammengesetzt werden müssen, erforderliche Taktfrequenz deshalb 8192MHz. Den

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1-kHz-Träger erhält man, indem man vom Takt- Frequenzteiler 13 über die Leitung 12 und zu der impulsgenerator 8 aus abwärts zählt. Dadurch wird V-Abtastlogik 11 über die Leitung 10 geschickt. Der die Unsicherheit beseitigt, die hinsichtlich der ersten zweite Frequenzteiler 13 enthält fünf Flip-Flops, die Zählung bestehen würde, wenn der Träger und die den 128-kHz-Impulszug durch 2⁵ oder 32 teilen. Das Taktfrequenzen nichtmiteinander synchronisiert wären. 5 Ausgangssignal des Frequenzteilers 13 auf der Leitung Außerdem erhält man dadurch auf einfache Weise 14 stellt deshalb einen Impulszug mit der Frequenz von einen um 90° phasenverschobenen Träger. 4 kHz dar. Dieser 4-kHz-Impulszug wird über die Ins Positive gehende Nulldurchgänge der O°-Recht- Leitung 14 zum Frequenzteiler und 90^p-Phaseneckbezugsspannung auf Leitung 27 öffnet die Tor- schieber 15 geschickt. Der 90 ^Phasenschieber und schaltung 28 für die Fein-Nulldurchgänge und ermög- io Frequenzteiler 15 enthält zwei Flip-Flops 33 und 34 licht dadurch, daß Impulse aus dem Taktgenerator und vier Impulsumkehrstufen 35, 36, 37 und 38. Das zum Feinzähler 29 geschickt werden können. Das 4-kHz-Ausgangssignal des Frequenzteilers 13 wird Tor 28 wird durch ins Positive gehende Nulldurch- gleichzeitig zu den Eingangsklemmen der vier Impulsgänge des Inductosynsignals aus dem Rotor 3 auf umkehrstufen 35 bis 38 über die Leitungen 39, 40, 41 Leitung 69 geschlossen, nachdem dieses Signal über 15 und 42 geschickt. Die Impulsumkehrstufen 35 bis 38 die Verstärker und den Filter geschickt worden ist, die lassen keine Impulse durch, ehe die Eingangsklemmen durch die Baueinheit 30 angedeutet sind, wodurch ihrer Torschaltungen, die als kleine Dreiecke an ihrer Taktimpulse gesperrt werden, die zum Feinzähler 29 Umkehrstufe angedeutet sind, Erdpotential haben, gelangen könnten. Die zwei Flip-Flops 33 und 34 weisen Erdpotential an Die Gesamtzahl der Feinimpulse, die vom Takt- 20 ihren Null- oder Eins-Klemmen auf, wenn sie in geber 8 zum Zähler 29 geschickt werden, stellen des- ihrem Null- oder Eins-Zustand sind. Wenn das halb auf digitale Weise die Phasenverschiebung dar, Flip-Flop 33 in seinem Null-Zustand ist, besitzt die die zwischen den Nulldurchgängen der Rechteck- Null-Ausgangsklemme Erdpotential, und die Eins-Bezugspannung auf Leitung 27 und den ins Positive Ausgangsklemme hat —4 Volt. Dieselben Überlegungehenden Nulldurchgängen des Fehlersignals auf der 25 gen gelten für das Flip-Flop 34. Die Ausgangssignale Leitung 69 besteht, und deshalb ist die Gesamtzahl der Impulsumkehrstufen 35 bis 38 werden an die der Impulse direktes Maß für den Winkel, den die Flip-Flop-Eingangsklemmen über die Leitungen 43, Welle 5 zurückgelegt hat und wodurch die Phasen- 44, 45 und 46 geschickt. Wenn ein Impuls an die verschiebung verursacht wurde. Null-Eingangsklemme eines Flip-Flops gelangt und Derselbe Vorgang gilt für den Ein-Geschwindigkeits- 30 dieses in in seinem Null-Zustand ist, wird das Flip-Flop auflöser 4, der für digitale Grobdaten vorgesehen ist, nicht weitergeschaltet. Wenn es jedoch in seinem die aus 128-kHz-Impulsen auf der Leitung 10 bestehen Eins-Zustand ist, wird es weitergeschaltet. Nachdem und die durch den Grobzähler 31 gezählt werden. die Arbeitsweise der einzelnen Bauteile des Frequenz-Der Ein-Geschwindigkeitsauflöser 4 wird genauso tellers und 90^p-Phasenschiebers 15 gezeigt wurde, betrieben, wie dies im Zusammenhang mit der Schal- 35 werden die Phasenverschiebung und Teilung wie folgt tung des Inductosyns 1 oben beschrieben wurde, erzeugt.

wobei man berücksichtigen muß, daß diese Ein- Es wird angenommen, daß beide Flip-Flops 33 Geschwindigkeitsschaltung Teile einer Umdrehung und 34 in ihrem Null-Zustand seien. Deshalb ist ihre (360°) zählt, während das Inductosyn Teile einer Null-Ausgangsklemme auf Erdpotential. Das Erd-Umdrshung um V₁₂₈ zählt (2¹³J₁₆ ⁰). Die Arbeits- 40 potential des Flip-Flops 33 wird über die Leitungen 47, frequenz der Grob- oder Ein-Geschwindigkeitsvor- 48 zu der Impulsumkehrstufe 38 und vom Flip-Flop 34 richtung des Zählers ist 128 kHz und wird auf die über die Leitungen 49, 50 zu der Impulsumkehrgleiche Weise, wie dies oben für die Feineinrichtung stufe 35 geschickt. Ebenso haben die Klemmen des beschrieben wurde, durch Frequenzteilung erhalten. Flip-Flops 33 —4 Volt. Die —4-Volt-Spannung wird

45 zu den Impulsumkehrstufen 36 und 37 über die

Arbeitsweise des digitalen Systems, Leitungen 51 und 52 geschickt. Unter diesen Umstän-

das den Winkelgeschwindigkeitsfehler beseitigt ^{den las} _T ^sen die Impulsumkehrstufen 35 und 38 den

^σ ersten Impuls des 4-kHz-Impulszuges durch, der an

Das digitale System der F i g. 3 und 4 arbeitet ihren Eingangsklemmen auftritt. Da das Flip-Flop 33 wie folgt: Wenn man ein 256poliges Rotations- 50 in einem Null-Zustand ist, hat dieser Impuls keinen Inductosyn mit einer 1-kHz-Ansteuerung und einer Einfluß auf es. Jedoch kippt das Flip-Flop 34 in Taktfrequenz von 8192 MHz benutzt, erhält man als seinen Eins-Zustand, da es im Null-Zustand ist und gesamten Zählerinhalt 2²⁰ für eine Wellenumdrehung einen Umschaltimpuls auf seiner Eins-Seite erhält, von 360°. Diese Summe besteht aus der Zahlengröße 2¹³ Beim zweiten 4-kHz-Impuls befindet sich das Flipfür die feine Unterteilung und der Zahlengröße 2⁷ 55 Flop 33 immer noch in seinem Null-Zustand, und für den Grobauflöser 4. Die Daten werden parallel in Flip-Flop 34 ist nun in seinem Eins-Zustand. Erdbinärer Form ausgegeben. Die Leitungen 20 und 21 potentiale erscheinen daher an den Torschaltungen 36 für die 1-kHz-Speisung des Stators und die 128 kHz und 38 für die Impulsumkehrstufen. Deshalb lassen der Grob-Taktfrequenzleitungen 10 und 12 werden nun die Impulsumkehrstufen 36 und 38 den zweiten durch Frequenzteilung aus der kristallgesteuerten 60 Impuls zu dem Eins-Eingang der Flip-Flops 33 und 34 8192-MHz-Taktfrequenz erhalten. Die 8192-MHz- durch. Da das Flip-Flop 33 in seinem Null-Zustand Impulse werden über die Leitung 32 zum ersten ist, schaltet es um, und da das Flip-Flop 34 in seinem Frequenzteiler 9 geschickt. Der Frequenzteiler 9 ent- Eins-Zustand ist, schaltet es nicht um. Jetzt sind beide hält sechs Flip-Flops, welche die 8192 MHz durch Flip-Flops 33 und 34 in ihrem Eins-Zustand. Daher 2^e oder 64 teilen. Das Ausgangssignal aus diesem 65 erscheint Erdpotential an den Impulsumkehrstufen 36 Frequenzteiler auf den Leitungen 10 und 12 stellt und 37. Beim dritten Impuls des 4-kHz-Impulszuges einen Impulszug dar, der eine Frequenz von 128 kHz schaltet Flip-Flop 34 um und Flip-Flop 33 nicht, hat. Der 128-kHz-Impulszug wird zu einem zweiten Nunmehr ist das Flip-Flop 33 im Eins-Zustand und

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<las Flip-Flop 34 in seinem Null-Zustand. Erdpoten- Null oder —4 Volt für die Leitungen 59 und 60 werden tiale. erscheinen nun an den Impulsumkehrstufen 35 durch die Flip-Flop-Schaltung 61 in Fig. 4 geliefert. :und 37. Beim vierten Impuls des 4-kHz-Impulszuges Je nach dem Zustand des Flip-Flops 62 haben die schaltet Flip-Flop 33 um und Flip-Flop 34 nicht. Null- oder Eins-Ausgangsklemmen Erdpotential oder Nunmehr sind beide Flip-Flops 33 und 34 in ihrem 5 —4 Volt. Der Zustand des Flip-Flops wird von den Null-Zustand, und die Anfangsbedingung ist wieder- Impulsumkehrstufen 63 und 64 in der Schaltung 61 .hergestellt. Ohne Rücksicht auf den Zustand der gesteuert. Die Eingangsklemmen der Torschaltungen Flip-Flops 33 und 34 beim Beginn der Zählung kehren der Impulsumkehrstufen 63 und 64 sind auf Erdsie zu diesem Zustand nach vier Impulsen der ange- potential 65 gelegt und sprechen deshalb auf Impulse legten Frequenz zurück. Daher erhält man eine io an, die entweder auf der Leitung 66 oder der Leitung 67 Teilung um den Faktor 4, und wenn die Eingangs- ankommen, und übertragen diese, um damit den frequenz 4 kHz beträgt, so beträgt die Ausgangs- Zustand des Flip-Flops 62 zu steuern. Zu Beginn einer frequenz 1 kHz. Da die Flip-Flops 33 und 34 ab- Ablesung erscheint ein Impuls auf der Leitung 67 wechslungsweise bei jedem Impuls des 4-kHz-Impuls- dank dem Rückstell-Startimpuls. Dieser Impuls wird zuges umschalten, sind ihre Null- und Eins-Ausgangs- 15 durch die Umkehrstufe 64 übertragen und stellt das klemmen spannungsmäßig stets um 90° gegeneinander Flip-Flop 62 auf den Null-Zustand zurück, wobei an •verschoben und stets synchron mit der angelegten der Null-Ausgangsklemme 62 Erdpotential auftritt. Frequenz. Deshalb sind die Ausgangssignale des Dieses Erdpotential wird über die Leitung 60 zur Mehrphasengenerators 26 auf den Leitungen 20 und 21 Torschaltung für den Vorimpulszug in der Impulszug-11m 90° verschobene l-kHz-Rechteckimpulszüge. Die 20 Auswahlschaltung 56 übertragen. Dies versetzt die Oberwellen der Rechteckwellen aus dem 90 "-Phasen- Impulszug-Auswahlschaltung 56 in einen Zustand, in .schieber 15 werden durch die Filter 18 und 19 aus- dem sie den Vorimpulszug überträgt. Nach jedem gefiltert, und man erhält an den Filterausgangs- Rückstellimpuls auf Leitung 67 überträgt die Impulsklemmen auf den Leitungen 20 und 21 Sinusspannun- zug-Auswahlschaltung 56 den Vorimpulszug zum Tor .gen mit den gleichen Phasenbeziehungen, wie sie die 25 57 für die Grob-Nulldurchgänge. .eingegebenen Rechteckimpulszüge aufweisen, d. h., sie Jedoch ist dieses Tor 57 gesperrt, weshalb der

sind um 90° phasenverschoben. Die um 90° phasen- Grobzähler 31 nicht zählt. Das Tor 57 wird durch die .verschobenen Sinusspannungen werden über die Grob-Ansteuerleitung 68 geöffnet. Das Grob-Öffnungs-Leitungen20 und 21 zu den Leistungsverstärkern 22 signal auf der Leitung 68 erhält man aus der Tor- ;und 23 für den Stator geschickt. 30 schaltung 28 für die Fein-Nulldurchgänge. Nachdem

der Feinzähler 29 seine Zählung beendet hat, wird ein

Schaltung der V-Abtastlogik ?^P?l_T ^ÜJ?f Ϋ .^{LdtUng 6}?· Z ^dem/or 57 für die

Grob-Nulldurchgange geschickt, wodurch dieses in

Die Schaltung für die V-Abtastlogik liefert zwei die Lage versetzt wird, den nächsten Startimpuls zu .Impulszüge der gleichen Frequenz, welche dazu 35 berücksichtigen und mit der Grobzählung zu beginnen, benutzt werden, die Grob- und Feindaten miteinander Die Leitung 66 verbindet die Ausgangsklemmen des in Beziehung zu setzen. Feinzählers 29 mit der Umkehrstufe 63. Am Beginn

Diese Impulszüge werden Vor-Zug und Nach-Zug eines Rückstell-Auslesebefehls auf Leitung 70 (F i g. 3) genannt. Der Nach-Zug ist um einen halben Impuls- wird der Feinzähler auf Null zurückgestellt, und das abstand oder 3,9 fxsec in bezug auf den Vor-Zug 40 Tor 28 für die Fein-Nulldurchgänge wird in einen phasenverschoben. Diese Verschiebung wird durch die Zustand versetzt, in dem es den nächsten Startimpuls Verzögerungsleitung 53 erreicht, deren Eingang durch auf Leitung 71 vom Null-Durchgangsdetektor 79 die Vor-Zug-Leitung 55 und deren Ausgang durch die durchläßt, Damit wird das Tor 28 für die Fein-Nach-Zug-Leitung 54 gebildet wird. Die Verzögerung Nulldurchgänge geöffnet, und die 8192-MHz-Impulse beträgt etwa einen halben Zyklus der Grobfrequenz, 45 aus dem Taktgeber 8 werden über die Leitung 72 d. h. 3,9 μβεο (ein halber Zyklus = 1:256000 Sekun- durch das Tor 28 für die Fein-Nulldurchgänge hinden). Sowohl die Leitung 55 für den Vor-Zug als die durchgeschickt und von dort aus über die Leitung 73 Leitung 54 für den Nach-Zug führen zur Impulszug- zu dem Feinzähler 29. Der Feinzähler 29 indiziert Auswahlschaltung 56, die entweder den Vor-Zug oder diese Impulse, bis der nächste Stoppbefehl ankommt, den Nach-Zug zur Torschaltung 57 für die Grob- 50 Dieser Stoppbefehl wird aus dem Fein-Nulldurch-Nulldurchgänge in F i g. 3 auf der Leitung 58 gangsdetektor 74 über die Leitung 75 abgeleitet. Damit durchläßt. Die Ausgangsspannung der Impulszug- wird der Feinzähler 29 gestoppt. Wenn der Zähler-Auswahlschaltung 56 wird durch die Spannung ge- inhalt des Feinzählers 29 größer als die Häute seiner steuert, die auf den Leitungen 59 und 60 am Eingang gesamten Zählerkapazität ist, wird ein Signal über die der Impulszug-Auswahlschaltung 56 vorhanden ist. 55 Leitung 66 zur Umkehrstufe 63 geschickt, wodurch Eine Spannung von —4 Volt auf der Leitung 60 das Flip-Flop 62 in seinen Eins-Zustand versetzt wird, verhindert, daß der Vor-Impulszug auf Leitung 55 Diese Spannung wird über die Leitung 76 zur Impulsdie Impulszug-Auswahlschaltung 56 passieren kann. umkehr-Torschaltung 77 geschickt. Die Impulsumkehr-In gleicher Weise verhindert eine Spannung von Torschaltung 77 ist geöffnet, da ihre Eingangsleitung 78 —4 Volt auf der Leitung 59 die Übertragung des 60 eine negative Spannung aufweist. Diese Spannung wird Nach-Impulszuges auf Leitung 54. Wenn ein Erd- über die Leitung 59 zur Nachimpuls-Eingangsseite der potential entweder auf Leitung 59 oder 60 auftritt, Impulszug-Auswahlschaltung 56 geschickt. Deshalb läßt die Impulszug-Auswahlschaltung 56 auf der- läßt die Impulszug-Auswahlschaltung 56 den Nachjenigen Seite durch, auf welcher Erdpotential anliegt. impulszug zum Tor 57 für die Grob-Nulldurchgänge Auf diese Weise wird entweder der Vor- oder der 65 durch. Beim nächsten Null-Durchgang der 1-kHz-Nachimpulszug über die Impulszug-Auswahlschaltung Bezugsspannung erhält man einen Impuls aus dem ,56 über die Leitung 58 zu dem Tor 57 für die Grob- Null-Durchgangsdetektor 79 für die Bezugsspannung, Nulldurchgänge übertragen. Die Spannungen von und dieser Impuls wird über die Leitung 71 durch die

Verzögerungsleitung 80 und die Leitung 81 zu der des Inductosynzyklus auftreten, ist es klar, daß der

Torschaltung 57 für den Grob-Nulldurchgang ge- Grobauflöser nur eine Genauigkeit von einem halben

schickt. Dadurch wird das Tor 57 geöffnet, und der Inductosynzyklus haben muß. Nachimpulszug passiert das Tor 57 über die Leitung 81

und gelangt zum Grobzähler 31. Beim nächsten 5 F i g. 7 Grobansteuerung Null-Durchgang der Grob-Zählerspannung auf der

Leitung 27 wird durch den Grob-Nulldurchgangs- F i g. 7 zeigt schematisch die Schaltung der Feindetektor 82 ein Impuls erzeugt, der über die Leitung 83 Nulldurchgangs-Torschaltung 268 ähnlich der in zur Torschaltung57 für die Grob-Nulldurchgänge Fig. 3 mit 28 bezeichneten, der Grob-Nulldurchgeschickt wird. Dadurch wird das Tor 57 gesperrt, io gangs-Torschaltung 269 ähnlich der in Fig. 3 mit 57 und es verhindert somit das Passieren der Grobimpulse bezeichneten und der Grob-Ansteuerleitung 270, die zum Grobzähler 31. Zu diesem Zeitpunkt werden die schematisch dargestellt ist durch die Leitung 68 in Grob- und Feinzählerinhalte in ihren jeweiligen Fig. 3, 266 in Fig. 6.

Zählern 29 und 31 festgehalten. Diese Zähler halten Das Feintor 268 schließt die Flip-Flops FFl und die Information fest, bis ein weiterer Lese-Einstell- 15 FF2 ein, während das Grobtor 269 die Flip-Flops FF3 befehl auf der Leitung 70 gegeben wird. Wenn der und FFA einschließt. Ferner schließt das Feintor 268 Zählerinhalt des Feinzählers 29 nicht größer als die Impulstore PGl und PGl und ferner Impulsumkehr-Hälfte seiner gesamten Zählkapazität ist, erscheint stufen ein. Das Grobtor 269 schließt ferner das kein Impuls auf der Leitung 66, und das Flip-Flop 62 Impulstor PG3 und Impulsumkehrstufen ein. bleibt im Null-Zustand, in den es durch die Rückstell- 20 Wenn ein Flip-Flop im Eins-Zustand ist, so ist eine Leitung 70 eingestellt wurde. In diesem Zustand Eins-Klemme geerdet, während seine Null-Klemme gelangt über 65 ein Erdpotential an die Null-Klemme eine Spannung von —4 Volt hat. Ist es im NuIldes Flip-Flops 62 und wird über die Leitung 60 zu Zustand, so ist seine Null-Klemme geerdet, während dem Toreingang auf der Vorimpulsseite der Impuls- die Eins-Klemme eine Spannung von —4VoIt hat. zug-Auswahlschaltung 56 geschickt. Unter diesen Um- 25 Eine Impulsumkehrstufe wie die Stufen 273, 276 ständen wird der Vorimpulszug zum Grobzähler 31 bis 278,281,282 verhält sich ähnlich wie ein Impulstor, durchgelassen. Daher wird, je nachdem, welche Ein an der Umkehrstufe angelegtes Massepotential Summe im Feinzähler 29 steht, entweder der Vor- oder setzt die Umkehrstufe in die Lage, an ihrer Eingangsder Nachimpulszug zum Grobzähler 31 geschickt. Bei klemme ein Massepotential oder —4 Volt umzujedem Startimpuls auf der Leitung 71 wird ein Impuls 30 kehren.

erzeugt, und zwar durch den Impulsgenerator 84, der Der Rückstellimpuls auf der Leitung 271, die der genügend lang ist, um den ersten Impuls des Nach- Leitung 70 gemäß F i g. 3 entspricht, versetzt FFl impulszugs durch Sperrung des Tors der Umkehr- in den Eins-Zustand und FFl in den Null-Zustand, stufe 77 zu unterdrücken. Dies ist deshalb notwendig, wodurch ein an den Ausgangsklemmen der Flip-Flops um die Mehrdeutigkeit auszuschließen, welche in der 35 erscheinendes Massepotential an die Eins-Klemme V-Abtastlogik vorhanden ist, bevor die Welle ihre von FFl und die Null-Klemme von FFl gelegt wird, erste 2¹³/₁₆°-Umdrehung zurückgelegt hat (2¹³/i₆° ent- Der nächste Startimpuls auf Leitung 272, der durch sprechen einem vollständigen Inductosynzyklus). Die die Umkehrstufe 273 übertragen wird, und zwar zur Verzögerungsleitung 80 dient dazu, den Grob-Stopp- Null-Seite von FFl, schaltet dieses in den Nullimpuls auf Leitung 71 so zu verschieben, daß er außer 40 Zustand, wodurch ermöglicht wird, daß Taktimpulse Synchronismus mit dem Vor-oder dem Nachimpulszug auf der Leitung 274 über das Impulstor PGl zum kommt. Indem man den Betrag dieser Verzögerung Feinzähler über die Leitung 275 gelangen. Dies wird abgleicht, kann man erreichen, daß der Vorimpulszug dadurch erreicht, daß die Null-Ausgangsklemme von so liegt, daß aufeinanderfolgende Impulse nahe der FFl dann an Erde gelegt wird,, wenn ein Startimpuls negativen Spitze des Bezugssignals für das Inductosyn 45 über die Leitung 272 und über die Umkehrstufe 276 liegen und daß deshalb die Nachimpulse in der Nähe an diese Null-Klemme von FFl gelangt. Dieses der positiven Spitze des Bezugssignals für das Indue- Erdpotential an der Null-Klemme von FFl setzt das tosyn liegen. Daher liegt der Schaltzeitpunkt der Impulstor PGl in die Lage, Startimpulse aus der V-Abtastlogik im zeitlichen Zwischenraum zwischen Leitung 274 zum Feinzähler zu übertragen (F i g. 3). dem Vor- und dem Nachimpulszug. Der Grobauf- 50 Ein Impulstor sperrt die Impulse, wenn es —4 Volt löser 4 und das Inductosyn 1 werden mechanisch und erhält, und überträgt Impulse, wenn sein Eingang an elektrisch auf Null gestellt. Deshalb treten Grob- und Erde gelegt ist. Das Impulstor enthält einen Transistor, Fein-Fehlersignal-Nulldurchgänge etwa synchron inner- dessen Emitter an die Eingangsklemme der Torhalb der Genauigkeit des Grobauflösers 4 auf. Mit schaltung gelegt ist. Die —4-Volt-Emitter sperren den den Null-Durchgängen des Fein-Fehlersignals wird 55 Transistor und schalten somit das Erdpotential ein. ein Impulszug mit Hilfe der V-Abtastlogik 11 aus- Das Erdpotential an der Null-Klemme von FFl gewählt, durch welchen der Grob-Stoppimpuls zeitlich wird zur Umkehrstufe 273 übertragen. Dadurch wird so gelegt wird, daß er auf keinen Fall synchron mit der nächste Feinstoppimpuls auf Leitung 280 in die einem Impuls aus den Vor- oder Nachimpulszügen Lage versetzt, FF2 in den Eins-Zustand zu schalten auftritt. Auf diese Weise beseitigt der Feinzähler 29 60 und ein Erdpotential in seiner Eins-Ausgangsklemme die Doppeldeutigkeit, die möglicherweise bei der zu erzeugen. Das Erdpotential an der Eins-Ausgangs-Grobzählung auftreten könnte, und wählt automatisch klemme von FF2 wird zur Umkehrstufe 277 überden Impulszug aus, welcher die richtige Anzahl der tragen. Dadurch wird der nächste Taktimpuls nach Impulse für die Grobzählung aufweist. Die Genauig- dem Feinstoppimpuls in die Lage versetzt, FFl in keit des Grobauflösers 4 muß so groß sein, daß der 65 den Zustand zu schalten, in dem es Erdpotential Grob-Stoppimpuls zeitlich innerhalb der Zeitpunkte aufweist und eine Spannung von —4VoIt an seiner liegt, zu welchen die V-Abtastung schaltet. Da die Null-Klemme zeigt. Damit wird das Impulstor PGl Schaltzeitpunkte der V-Abtastung etwa in der Häute für den Feinzähler gesperrt.

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Während der zeitlichen Zwischenräume der Fein- In den Fehlersignalkanal wird eine Phasenverschie-

zählung war die Eins-Klemme von FFl auf —4 Volt. bung als Funktion der Frequenz eingeführt. Diese Diese —4-Volt-Spannung an der Eins-Klemme von Verschiebung schlägt sich dann in fehlerhaften digitalen FFl wird über die Leitung 284 durch die Umkehr- Ergebnissen nieder. Wenn jedoch die Kennlinie stufe 278 zu Erdpotential umgewandelt. Dieses Erd- 5 Phasenverschiebung/Frequenz im gesamten Winkelpotential wird zu dem Impulstor PGl über die geschwindigkeitsbereich linear verläuft, wird die Leitung 279 geschickt. PGl wird dadurch in die Lage Korrektur ziemlich einfach. Es wird dann ein Gleichversetzt, die Feinstoppimpulse auf Leitung 280 zu strom-Drehzahlmesser 150 mit der Welle 5 gekoppelt, übertragen, ehe FFl geschaltet wird. Die Ausgangs- der in der Leitung 151 ein Gleichstromsignal erzeugt, spannung von PGl, welche den Feinstoppimpuls aus io das proportional zur Winkelgeschwindigkeit der Leitung 280 darstellt, ist mit Grobvorbereitung 270 Welle ist.

bezeichnet und schaltet FF4 in den Null-Zustand über Dieses Signal auf Leitung 151 stellt, über die Lei-

die Umkehrstufe 281. tung 157 übertragen, für den Null-Durchgangsdetek-

Der nächste Startimpuls aus Leitung 272 wird über tor 74 das Eingangssignal dar, der dann ein Ausgangsdie Umkehrstufe 282 zur Null-Klemme von FF3 15 signal auf die Leitung 179 abgibt, das in einem Mischer geschickt, wobei FF3 in den Null-Zustand geschaltet 152 mit dem Fehlersignal aus der Leitung 69 vom und somit PG3 in die Lage versetzt wird, den 128-kHz- Verstärker 30 gemischt wird, wodurch der Fein-Null-Impulszug über die Leitung 283 zum Grobzähler 287 durchgangsdetektor 74 um einen solchen zusätzlichen zu übertragen. Das Erdpotential an der Null-Klemme Betrag gesperrt wird, der der Phasenverschiebung von FF3 wird über die Umkehrstufe 285 übertragen. 20 entspricht, die von der Frequenzschwankung herrührt. Dadurch wird der nächste Grobstoppimpuls auf Eine zweite Fehlerquelle entsteht, wenn der Lese-

Leitung 286 in die Lage versetzt, FF3 und FF4 in den oder Abfragebefehl nicht synchron mit dem NuIl-Eins-Zustand zu schalten, wodurch sie die Impulse Durchgangsimpuls ist, der den Zähler stoppt. Es zum Grobzähler stoppen und diesen Zyklus damit vergeht eine endliche Zeitspanne, ehe der nächste vollenden. 25 Stoppimpuls die die Stellung betreffende Zählung

In der Zwischenzeit zwischen den Rückstellbefehlen bewirkt. Wenn die Winkelgeschwindigkeit derart ist, auf Leitung 271 bleiben die Flip-Flops FF3 und FF4 daß innerhalb dieser Zeit sich die Welle mehr dreht in ihrem Eins-Zustand und verhindern dabei Start- als den Auflösungsbedingungen des Systems entspricht, oder Stoppimpulse, die eine Grobzählung hervorrufen so stellt dieses digitale Ausgangssignal nicht die könnten. Ebenso bleiben FFl undFFl im Eins-Zustand 30 Wellenstellung dar zu dem Zeitpunkt, als der Lese- und verhindern eine Feinzählung. befehl kam. Dieser Fehler wird folgendermaßen

Um das Grobtor 269 vorzubereiten, ist es deshalb verkleinert:

notwendig, einen Rückstellbefehl auf der Leitung 271 Das Ausgangssignal des Drehzahlmessers 159 wird

zu geben, der einen Zählvorgang in die Wege leitet, über die Leitung 151 zu einem Tor 153 geschickt, und daß der Schaltzustand von FFl PGl in die Lage 35 das dieses Signal durchläßt, wenn es den Lesebefehl versetzt wird, einen Feinstoppimpuls auf Leitung 280 erhält. Das Ausgangssignal des Tores wird auf der durchzulassen. Leitung 154 zu einem Integrator 155 geschickt, dessen

Die Umkehrstufe 288 kehrt die negativen Stopp- erstes Ausgangssignal auf Leitung 156 wird dann impulse auf der Leitung 286 in positive Impulse um. mit dem Fehlersignal aus Leitung 69 und dem direkten Dieser letztere Impuls schaltet FF3 in den Eins- 4° Drehzahlmesser-Ausgangssignal aus Leitung 157 in Zustand um und beendet damit die Grobzählung. dem Mischer 152 gemischt, der ein entsprechendes Alle Flip-Flops FFl bis FF4 weisen zwei Eingangs- Signal auf der Leitung 179 abgibt, das den NuIl- und zwei Ausgangsklemmen auf. In der logischen Durchgangsdetektor 74 entsprechend vorspannt. Gestaltung werden jedoch nicht alle Klemmen benutzt, Der Integrator 155 wird automatisch nach einer

obwohl sie an sich zur Verfugung stehen. FF3 und 45 Millisekunde abgeschaltet und ist so für den nächsten FF4 haben Ausgangsklemmen auf der Eins-Seite, die Lesebefehl bereit, für ihre Arbeitsweise benötigt werden. . , , „_T „

Es versteht sich, daß sowohl unter MHz als auch Auslesen der Wellenstellung

unter MC eine Million Perioden pro Sekunde ver- Die Wellenstellung wird auf folgende Art und

standen werden. 50 Weise ausgelesen:

Es wird noch darauf hingewiesen, daß das Erd- Die Rechteckbezugsspannung auf Leitung 27, die

potential und die Spannung von —4 Volt Spannungs- sinusförmige Fehlerspannung aus dem Inductosyn pegel sind, die aus der Verwendung von logischen auf Leitung 29 und die sinusförmige Fehlerspannung Bausteinen eines besonderen Herstellers herrühren. aus dem Auflöser auf Leitung 85 liegen stets an den In anderen digitalen Systemen können andere Span- 55 jeweiligen Null-Durchgangsdetektoren 79, 74 und 82 nungspegel verwendet werden, um die gleichen Ergeb- an, wenn die Leistungsverstärker 22 und 23 für den nisse zu erhalten. Stator angesteuert werden. Immer dann, wenn ein

„ .. , „₇. , , ι· j· 1 ν·, β ti Null-Durchgang auftritt, erhält man einen Impuls

Korrektur des Winkelgeschwmdigkertsfehlers _{aus deQ} NuU-Durchgangsdetektoren 79, 74 und 82.

{pig. 3 und 4; _{6o Die} Null-Durchgangs-Torschaltungen 28 und 57 sind

Wenn man die Stellung eines sich bewegenden so angesteuert, daß sie auf die Startimpulse auf Lei-Gegenstandes mißt, so entsteht ein Fehler, der unter tung 71 oder die Stoppimpulse auf Leitung 75 und dem Namen Winkelgeschwindigkeitsfehler bekannt ist. 83 nicht ansprechen, bis ein Lesebefehl auf Leitung 70 Steigert sich die Winkelgeschwindigkeit des Gegen- vorliegt, welcher sie in den richtigen Zustand bringt. Standes, so bewirkt dies eine kleinere Anzahl von 65 Die Nulldurchgangs-Torschaltungen 28 und 57 be-Zählimpulsen zwischen den Bezugsstellungen und der stehen aus Flip-Flops mit Impulsumkehrstufen, die Stellung des Gegenstandes. Ein Ziel der Erfindung so geschaltet sind, daß — wenn sie einen Lesebefehl ist es, die Fehler zu kompensieren. auf Leitung 70 erhalten — das Tor 28 für die Fein-

durchgänge den nächsten Startimpuls auf Leitung 71 durchläßt. Auf diesen Startimpuls hin werden 8192-MHz-Impulse aus dem Taktgeber 8 über die Leitung 72 zu dem Tor 28 für die Fein-Nulldurchgänge geschickt und dann über die Leitung 73 zum Feinzähler 29 weitergeleitet. Der nächste Fein-Stoppimpuls auf Leitung 75, der aus dem Inductosyn-Fehlerkanal über die Leitung 69 und den Null-Durchgangsdetektor 74 kommt, sperrt dieses Tor und stoppt den Feinzähler. Zur gleichen Zeit bereitet dieser Stoppimpuls auf Leitung 75 die Torschaltung 57 für die Grob-Nulldurchgänge über die Leitung 68 für den nächsten verzögerten Startimpuls auf Leitung 81 aus dem Null-Durchgangsdetektor 79 für die Rechteckbezugspannung vor. Dieser Impuls auf Leitung 81 öffnet das Tor 57 für die Grob-Nulldurchgänge und gestattet so, daß der richtige Impulszug auf Leitung 58 über die Leitung 81 zum Grobzähler 31 übertragen wird. Der richtige Impuls auf der Leitung 58 ist entweder ein Vorimpulszug mit 128 kHz aus der Eingangsleitung 55) oder ein Nachimpulszug der gleichen Frequenz aus der Eingangsleitung 54. Der nächste Nulldurchgang des Grob-Fehlersignals auf der Leitung 85 erzeugt einen Stoppimpuls im Grob-Nulldurchgangsdetektor 82, welcher über die Leitung 83 zu der Torschaltung 57 für den Grob-Nulldurchgang geschickt wird, wodurch die Impulse zum Grobzähler 31 gesperrt werden. Nunmehr ist die Zählung zu Ende. Nachdem die Grobzählung beendigt ist, wird das System ausgeschaltet und hält den Zählbetrag fest, bis ein neuer Lese-Einstellbefehl auf Leitung 70 erscheint. Im zeitlichen Zwischenraum zwischen dem letzten Fein-Stoppimpuls und dem nächsten Grob-Startimpuls wird der Zählerinhalt des Feinzählers 29 über die Leitung 66 zu der V-Abtastschaltung 11 des System geschickt, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Der Feinzähler 29 und der Grobzähler 31 der F i g. 6 enthalten eine geeignete Anzahl Flip-Flops, um die Fein- und Grob-Zählerinhalte· zu speichern. Der Feinzähler 29 muß in der Lage sein, auf 2¹³ zu zählen, und deshalb werden 13 Flip-Flops für die Feinzählung benötigt. Wenn alle 13 Flip-Flops ihren Inhalt abgegeben haben, so ist die gezählte Gesamtsumme gleich einer gesamten Feinzählung minus Eins. Erscheint noch ein weiterer Fein-Zählimpuls, so werden alle 13 Flip-Flops auf Null zurückgestellt und stellen nun einen Zählerinhalt

ίο von 2^1S oder Null dar. Ähnlich sind beim Grobzähler 31 Flip-Flops vorgesehen, die einen Zählerinhalt von 2⁷ oder 128 aufnehmen können. Wenn alle sieben Flip-Flops den Eins-Zustand haben, so bedeutet dies, daß auf den gesamten Grob-Zählerinhalt minus Eins gezählt wurde. Ein weiterer Impuls stellt alle Flip-Flops in den Null-Zustand zurück und zeigt wiederum Null oder die gesamte mögliche Grobsumme an.

Die binären Ausgangssignale des Grob- oder Femzählers 29 und 31 können — wenn gewünscht — sichtbar gemacht werden, wie bei 86 angezeigt, oder sie können dazu benutzt werden, einen Computer oder eine ähnliche Vorrichtung anzusteuern. Serienmäßig können die Daten ausgegeben werden, wenn man ein zusätzliches Schieberegister vorsieht, welches in

as der Blockschaltung nicht gezeigt wird.

Tabelle

Der aus Ziffern bestehende Teil des Systems ist aus üblichen, im Handel erhältlichen Logik-Bauelementen zusammengesetzt. Die in diesem System beschriebenen Baueinheiten werden von der Firma Harvey Well Electronics, Natick, Massachusetts, hergestellt. Die nachstehende Tabelle bezieht sich auf diese Baueinheiten unter Verwendung der im Zusammenhang mit F i g. 6 und 7 genannten Bezugsziffern und der im Harvey Well-Katalog von 1961 veröffentlichten Bezugsäquivalente.

Baueinheiten

	Bezeichnung im Harvey Well-Katalog	Typenbezeichnung
Bezugsziffern		im Harvey Well-Katalog und erforderliche
	4 stage counter 10 MC	Nummernangabe
9	4 stage counter 5MC	1-1032
	4 stage counter IMC	1-1031
13	Flip Flop B	Z-103
15	Crystal Clock	2-1011
8	Flip Flop B 10 MC	1-1412
28,57	Flip Flop B 5MC	2-1012
	Pulse Gate	2-1011
	4 stage binary counter	2-1101
29		1-1032
	4 stage binary counter	2-1031
31	Pulse Standardiser	2-103
79, 74, 82	Delay C	3-1612
53	Pulse Mixer	1-1321
56	Logic A	1-1121
84	Flip Flop B	1-1201
33, 34, 62	Logic A	3-1011
35 bis 38,	7-1201

Frequenzteiler

Frequenzteiler

90°-Phasenschieber

Kristallgesteuerter Taktgeber ..,
Nulldurchgangs-Torschaltungen

Feinzähler ■

Grobzähler

Nulldurchgangsdetektoren

Verzögerungsleitung

Impulszug-Auswahlschaltung ...

Impulsgenerator

Flip-Flop

Umkehrstufe

63, 64, 77

13 14

F i ε 5 und 6 ^dem Bezugsspannungsdetektor 96 stellen Eingangs

spannungen für das Tor 124 für die Grob-NuUdurch-

Bezugnehmend auf die F i g. 5 und 6 werden die gänge dar. Die Arbeitsweise des Feintors 122 und Schaltungen der F i g. 3 und 4 erweitert, um die des Grobtors 124 sind aufeinander abgestimmt. Sie Summe oder die Differenz der Winkelstellungen einer 5 wirken mit einem Zähler 125 unter Steuerung eines WeUe oder mehrerer Wellen zu verschlüsseln. Dies Lesebefehls 126 zusammen, wie schon im Zusammenwird an Hand von drei Wellen 87 und 88 in F i g. 5 hang mit den F i g. 3 und 4 erklärt, und 89 in F i g. 6 gezeigt. Diese Wellen weisen je . Die Vorrichtungen nach den F i g. 3 und 4 werden einen Rotor entsprechend 105 mit einem 128-Ge- dazu benutzt, die Winkelgeschwindigkeitsfehler der schwindigkeits-Inductosyn 90 und einen Rotor eines io Wellen 87, 88 und 89 zu beseitigen. Dazu sind die Ein-Geschwindigkeits-Grobauflösers entsprechend 91 Wellen 87, 88 und 89 mit Drehzahlmessern 160, 161 auf, welcher für die Welle 87 gezeigt ist. und 162 jeweils versehen.

Das Inductosyn 92 und der Grobauflöser 93 sind An den Ausgangsleitungen 163, 164 und 165 dieser

für die Welle 88 in F i g. 8 und das Inductosyn 94 Tachometer können jeweils Eingangssignale für den und der Grobauflöser 95 für die Welle 89 in F i g. 6 15 Mischer 166 entnommen werden. Der Mischer 170 vorgesehen. in Fig. 6 entspricht dem Mischer 152 in Fig. 3.

In den Fig. 5 und 6 erhält man aus der Null- Ganz ähnlich werden dem Mischer 170 folgende Leitung am Ausgang des Leistungsverstärkers 98 Eingangssignale zugeführt:

für den Stator die Bezugsspannung für den NuU- _{a) Das Zählersignal aus Leitung 119 das eine Phase} durchgangsdetektor96, wie durch die Leitang97 *o _{aufweist welche die SteUung des} Rotors 120 angedeutet. Die Leistungsverstärker 98 und 99 fur darsteUt·

den Stator sind, wie zuvor schon in Verbindung mit ... „. ' , _T ., -__Λ . , , . den Fig. 3 und 4 beschrieben, von dem Phasen- ^b) ^em Signal aus Leitung379, welches das^ Ausschieber 100 angesteuert, der seinerseits von einem gangssignal des Null-Durchgangsdetektors 121 dar-Frequenzteiler 101 angesteuert wird, dessen Eingangs- 25 !*?» ^{der uber die}. ψ*⁰*?}¹¹ 7°° .^dem _T ^MlScher signal von einem kristaUgesteuerten Impulsgenerator *⁶⁶ angesteuert wird und der em Signal erzeugt, 102 stammt. Der Phasenschieber 100 kann ein 90°- ^das den veremigten Ausgangssignalen der Tacho-Phasenschieber sein wie 15. Das Eingangssignal für meter 160, 161 und 162 entspricht, wobei dieses die Leistungsverstärker 98 und 99 für den Stator Signal durch eine Spannung dargestellt wird, besteht aus Rechteckspannungen, die um 90° phasen- 30 deren Phasenverschiebung die algebraische Summe verschoben sind, und das Ausgangssignal dieser aus den Phasenverschiebungen dieser drei WeI-Leistungsverstärker wird an die Statorwindungen 103 ^len87' ⁸⁸' ^{8y erglbt;}

und 104 gelegt, weiche den Wicklungen 3 und 4 in ^c) ^{über die} Leitung 172 das Ausgangssignal der F i g. 6 entsprechen. Die Signal- oder Fehlerausgangs- Integrierschaltung 173, die über die Leitung 174

spannung aus dem Rotor 105 des Inductosyns 90 35 ^von dem Tor 175 angesteuert wird. Das Tor 175 erscheint auf der Leitung 106 und steUt eine 1-kHz- «d von dem Lesebefehl 126 angesteuert und

Sinusspannung konstanter Amplitude dar, deren außerdem noch über die Leitung 167 von dem

Phase sich als Funktion der winkelmäßigen SteUung . Mischer 166.

der Welle 87 ändert, wie in Verbindung mit F i g. 3 Beide Arten des Winkelgeschwindigkeitsfehlers

schon beschrieben. 40 werden durch die Schaltung in Fig. 3 und 4 be-

Dieses Signal auf der Leitung 106 steUt die Ein- seitigt, ebenso wie von der Schaltung in den F i g. 5 gangsspannung für den Phasenschieber 107 dar, der und 6.
aus seinem Eingangssignal zwei um 90° phasenverschobene Spannungen macht, weiche die Eingangs- Beseitigung des Winkelgeschwindigkeitsfehlers signale für die die Statorwicklungen 110 und 111 45 (Fig·⁸) des Inductosyns 92 speisenden Leistungsverstärker 108 Obwohl die folgende Beschreibung sich haupt- und 109 des Stators darstellen. Die Fehlerspannung sächlich mit der Integrierschaltung 155 und den zuin der Ausgangsleitung 112' des Rotors 113 der WeUe gehörigen Bauteilen der F i g. 3 befaßt, gut sie ebenso 88 stellt so die Summe oder die Differenz der winkel- für die Integrierschaltung 173 und die zugehörigen mäßigen Stellung der WeUen 87 und 88 dar. 50 Bauelemente aus F i g. 6.

Die Spannung auf Leitung 112 stellt in ähnlicher Es wird eine endliche Zeitspanne dazu benötigt,

Weise ein Eingangssignal für den Phasenschieber 114 um die Information digital auslesen zu können. Wenn in F i g. 6 dar, der sein Eingangssignal in zwei um das analoge Daten erzeugende Element, nämUch die 90° verschobene Spannungen aufteilt, die das Ein- WeUe 5, ruht, so hat die Zeit, die man zum Auslesen gangssignal für die die Statorwicklungen 117 und 118 55 benötigt, keinen Einfluß auf die Genauigkeit des des Inductosyns speisenden Leistungsverstärker 116 Ausleseergebnisses. Wenn jedoch das analoge Daten und 115 für den Stator darsteUen. Damit bildet die erzeugende Element 5 sich bewegt, und es wird ein Fehlerspannung auf Leitung 119 als Ausgangsspan- Ausleseergebnis benötigt, das zu einem bestimmten nung des Rotors 120 des Inductosyns 94 die Summe Zeitpunkt richtig ist, wie z. B. zu der Zeit, zu der oder die Differenz der winkelmäßigen SteUungen der 60 der Lesebefehl gegeben wird, so können dann Auslesedrei WeUen 87,88 und 89. Von hier aus geht es gleicher- fehler entstehen.

maßen weiter, wie in Verbindung mit den Fig. 3 Diese Fehler sind proportional dem Produkt der

und 4 beschrieben. Es wird nämlich ein Startsignal Winkelgeschwindigkeit des Daten erzeugenden Elemenaus dem NuUdurchgangsdetektor 96 und ein Fein- tes 5 und der Zeit, die zwischen dem Lesebefehlsignal Stoppsignal aus dem NuUdurchgangsdetektor 121 ab- 65 und dem zugehörigen NuU-Durchgang des Ausgangsgeleitet, um das Tor 122 für die Fein-NuUdurchgänge signals des Daten erzeugenden Elements verstreicht, zu steuern. Das Stoppsignal aus dem Grob-NuU- Wenn z. B. eine WeUe mit einer Geschwindigkeit von durchgangs-Detektor 123 und das Stoppsignal aus 10 000 Bogensekunden pro Sekunde rotiert und die

15 16

Zeit zwischen dem Lesebefehl und dem zugehörigen Elementes 5 linear. Dieser Bereich ist mehr als aus-NuU-Durchgang des Ausgangssignals 0,001 Sekunde reichend, um bei normalerweise anzutreffenden Gebeträgt, so beträgt der Fehler im Ausleseergebnis schwindigkeiten den Fehler zu beseitigen. Der Bereich 10 Bogensekunden. kann bis auf eine viertel Zykluszeit erhöht werden,

Dieser Fehler kann dadurch beseitigt werden, daß 5 indem man das lineare Ausgangssignal der mit einem

man ein Signal erzeugt, das dem Produkt aus Winkel- Tor versehenen Integrierschaltung 177 so ändert,

geschwindigkeit und Zeit proportional ist und indem daß es der Signalform des Signals aus dem Daten erzeu-

man dieses Signal dazu benutzt, den Fehler zu be- genden Element 5 entspricht,

seitigen, der sonst eingeführt würde. In den F i g. 8 und 9 können die verschiedenen

Der Drehzahlmesser 150, der zu dem sich bewegen- io Kondensatoren und Widerstände beispielsweise Werte

den Element 5 gehört, erzeugt ein Gleichstromaus- haben, wie sie in der Zeichnung angedeutet sind,

gangssignal, welches der Winkelgeschwindigkeit des .

sich drehenden Elementes proportional ist. Diese ¹ &'

Spannung auf Leitung 151 stellt eines der Eingangs- Eine Übersichtsschaltung des Mischers 152 und

signale für die mit einem Tor versehene Integrier- 15 des Null-Durchgangsdetektors 74 wird in F i g. 9

schaltung 177 (F i g. 8) - dar, die ein Tor 153 und gezeigt.

einen Integrator 159 nach F i g. 3 umfaßt. Das zweite Es bestehen folgende Zusammenhänge: Das Fehler-Eingangssignal, das die' mit einem Tor versehene signal aus EA-Leitung69 (Fig. 3) wird über die Integrierschaltung 177 Erhält, ist der Lesebefehl auf Klemmen 181 und 182 an der linken Seite von F i g. 9 Leitung 70. Die Gleichspannung des Drehzahlmessers 20 zu dem Transformator 178 geschickt.
150 wird durch einen -Transistor 153 gesperrt, der Das Signal aus der Integrierschaltung 155 auf Leials Tor dient, und wird an die Integrierschaltung 155 tung 156 (F i g. 3) wird an die Klemmen 185 und nur dann gelegt, wenn der Lesebefehl auf Leitung 70 186 (F i g. 9) gelegt. Das 20-kOhm-Potentiometer 190 ansteht. Diese Integrierschaltung 155 befindet sich wird dazu benutzt, die Verstärkung der Integrierim Ruhezustand auf 'iem mittleren Arbeitspunkt 25 schaltung 155 zu regeln, um die gewünschte amplitueines linearen dynamischen Bereiches und kann nach denmäßige Beziehung zwischen dem Fehlersignal der positiven oder negatfven'Seite ausgesteuert werden, auf Leitung 69 und dem Korrektursignal auf Leiabhängig vom Eingangssignal. Die Betätigungszeit tung 156 zu erzeugen. Auf diese Art und Weise wird für das Tor 153 wird -Willkurlich auf eine Zeit fest- das Signal aus der Integrierschaltung algebraisch gesetzt, die größer ist als ein Zyklus. 30 zum Fehlersignal addiert. Das zusammengesetzte

Die Integrierschaltung 155 nach F i g. 8 besteht Ausgangssignal erscheint an den Klemmen 187 und

aus einem Differentialverstärker Q 3 A und QiB, 186, welche durch die einzelne Leitung 191 in F i g. 3

einer Urspannungsquelle Q 4 und einer Kollektor- und 9 dargestellt sind.

stufeQ5. Der Differentialverstärker Q3A-B besteht Die Klemme 187 (Fig. 9) stellt den spannungsaus zwei Doppeltransistoren. Auf diese Weise besteht 35 führenden Ausgang des Mischers 152 dar und führt die Urspannungsquelle Q 4 aus einer temperatur- zur Eingangsklemme 192 des Null-Durchgangsdetekkompensierten Zenerdiode und einem Transistor. tors 74. Die Klemme 186 stellt die Erdverbindung Liegt kein Lesebefehl vor, so liegt der Arbeitspunkt dar, die bei 127 für die mit einem Tor versehene des Differentialverstärkers QiA-B auf der Mitte Integrierschaltung 177 den Mischer 152 und den seiner Kennlinie. Die Iritegrierschaltung 155 ist durch 40 Null-Durchgangsdetektor 74 angedeutet ist.
einen normalerweise offenen Transistor oder das Das direkt aus dem Drehzahlmesser 150 stammende Tor 153 ausgeschaltet, wodurch der Eingang an Signal aus Leitung 157 (F i g. 3) wird zur Eingangs-Masse 127 gelegt ist. Erscheint auf Leitung 70 der klemme K (F i g. 9) des Null-Durchgangsdetektors 74 Lesebefehl, so beginnt der Sperrschwinger β 1 an- geschickt. Die Röhre VI stellt einen Anodenverstärker zuschwingen, wodurch ein Impuls erzeugt wird, der 45 dar, die eine Ausgangsklemme S aufweist. Die Klemden Transistor 153 ausschaltet und ermöglicht wird, me S des Null-Durchgangsdetektors 74 ist über die daß das Eingangssignal vom Tachometer 150 auf Leitung 179 zur Klemme 193 des Mischers 152 ge-Leitung 151 integriert werden kann, und zwar für führt. Die Klemme 194 des Mischers 152 ist über die eine Zeitdauer, die gleich der Impulsdauer des Sperr- Leitung 180 mit der Klemme P des Null-Durchgangsschwingers β 1 ist. Am Ende dieses Impulses sperrt 50 detektors74 verbunden. Damit dient das 100-kOhmdas Tor 153 automatisch alle Eingangssignale auf Potentiometer 195 für den Mischer 152 als Verstär-Leitung 155, die aus dem Tachometer 150 stammen, kungsregelung für das Ausgangssignal des Drehzahlbis der nächste Lesebefehl erscheint. messers auf Leitung 157. Die zum Mischer gehörige

Das Ausgangssignal der mit einem Tor versehenen Schaltung ist von der Schaltung des Null-Durchgangs-

Integrierschaltung 177 aus F i g. 8 stellt eine Span- 55 detektors 74 nur aus Gründen des einfacheren System-

nung dar, die dem Produkt aus der Winkelgeschwindig- auf baus getrennt.

keit des sich bewegenden Gliedes 5 und der Zeit Die vier Leitungen 179, 180, 188, 189, die vom

proportional ist, wobei der zeitliche Null-Punkt dort Mischer zum Null-Durchgangsdetektor führen, werden

liegt, wo der Lesebefehl auf Leitung 70 empfangen in F i g. 3 vereinfacht als die beiden Leitungen 191

wurde. 60 und 196 und durch die beiden Leitungen 183 und

Das Gleichspannungssignal auf Leitung 156 der 184 in F i g. 6 dargestellt.

mit einem Tor versehenen Integrierschaltung 155 Der Kondensator, welcher an die Klemmen 198 wird zu dem Mischer 152 (F i g. 3 und 9) geschickt, und 199 der Leitung 85 gelegt ist, verbindet den Auswo es dazu benutzt wird, für das verstärkte Signal gang des Grob-Fehler-Signalverstärkers mit seinem aus dem Daten erzeugenden Element 5 eine Vor- 65 zugehörigen Null-Durchgangsdetektor 82. Diese Vorspannung zu erzeugen. Da letzteres Signal sinusförmig richtung wird nur dazu verwendet, die beiden Schalist, verschiebt die Vorspannung die Null-Durchgänge tungen gleichstrommäßig zu trennen. Dies wird entfür etwa ±V23 der Zykluszeit des Daten erzeugenden weder durch Kondensator- oder Transformator-

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kopplung erreicht und kann ohne weiteres als Teil des Fehlersignalverstärkers angesehen werden. Seine räumliche Anordnung auf einem Schaltbrett zusammen mit Transformator 178 und den Potentiometern 190 und 195 erfolgte in diesem Fall nur aus Ingenieurmäßigen Überlegungen.

Claims (9)

Patentansprüche: IO

1. Analog-Digital-Umsetzer mit Fein- und Grob-Stellungstransformatoren, von denen jeder ein stationäres und ein bewegliches Glied aufweist, mit mehrphasigen Eingangswindungen auf dem einen Glied und mindestens einer einphasigen Ausgangswindung, mit deren Hilfe mehrphasige Spannungen an die Eingangswindungen anlegbar sind und die einen Impulsgenerator umfaßt, von dem ein hochfrequenter Impulszug zur Erzeugung ao einer die Feinstellung angebenden Zahl abgeleitet ist, von dem ein niederfrequenter Impulszug zur Erzeugung einer die Grobstellung angebenden Zahl abgeleitet ist und von dem die mehrphasigen Spannungen noch niedrigerer Frequenz abgeleitet sind, mit einer zweiten Vorrichtung, mit der eine mechanische analoge Bewegung an die beweglichen Glieder anlegbar ist, mit Feindaten- und Grobdatenzählern und Feindaten- und Grobdatentoren, die der niederfrequente und der hochfrequente Impulszug passieren müssen, um zu den Zählern zu gelangen und von denen jedes in der Zeit zwischen dem Betätigen eines Bezugs-Nulldurchgangsdetektors und dem Betätigen eines entsprechenden Feindaten- und Grobdaten-Nulldurchgangsdetektors offen gehalten ist und mit einem Bezugs-Nulldurchgangsdetektor, der durch eine der Spannungen niedrigerer Frequenz betätigbar ist, mit getrennten Feindaten- und Grobdaten-Nulldurchgangsdetektoren, die von Signalen der Ausgangswicklungen der Fein- und Grob-Stellungstransformatoren ansteuerbar sind (nach Patentanmeldung P 12 73 573.8-31 [deutsche Auslegeschrift 1273 573]), dadurch gekennzeichnet, daß mit der zu messenden Welle (S) ein Drehzahlmesser (150) gekoppelt ist, der ein drehzahlproportionales Ausgangssignal erzeugt und daß der Ausgang (151) des Drehzahlmessers (150) mit einem Eingang (157) des Feindaten-Nulldurchgangsdetektors (74) verbunden ist.

2. Umsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stellungsgeber vorgesehen sind, die je ein erstes bzw. zweites Stellungssignal erzeugen, wobei die Phasenänderung im ersten Signal bei einer bestimmten Änderung des Analogeingangs ein ganzes Vielfaches der Änderung des zweiten Stellungssignals ist, das durch die gleiche Änderung im Analogeingangssignal hervorgerufen wurde.

3. Umsetzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrphasengenerator mehrphasige Signale als Eingangssignale für die erste Mehrphasenwindung, mehrphasige Signale für die zweite Mehrphasenwindung und ein Bezugssignal an den ersten Nulldurchgangsdetektor liefert.

4. Umsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß noch ein dritter Nulldurchgangsdetektor vorgesehen ist, dem das zweite Stellungssignal zugeführt wird und der ein drittes Steuersignal liefert.

5. Umsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes mit Taktimpulsen, den ersten und zweiten Steuersignalen beaufschlagtes Tor eine erste Anzahl Taktimpulse zur Darstellung einer digitalen Größe entsprechend der zwischen der dem ersten und zweiten Steuersignal vorhandenen Zeitdifferenz erzeugt.

6. Umsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltvorrichtung vorgesehen ist, der ein Vorimpuls aus Taktimpulsen und ein der ersten Digitalgröße proportionales Signal zugeführt wird und deren Ausgangssignal der Voiimpulszug ist, wenn die erste digitale Größe kleiner als der halbe Bereich der digitalen Größe ist oder deren Ausgangssignal der Nachimpuls ist, wenn nämlich die erste digitale Größe größer als der halbe Bereich der ersten digitalen Größe ist.

7. Umsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Tor vorgesehen ist, dem der Vor- odei Nachimpulszug, das erste und das dritte Steuersignal zugeführt wird, wobei dieses zweite Tor eine zweite Anzahl von Geberimpulsen zur Darstellung einer zweiten digitalen Größe aufweist, die dem Zeitunterschied zwischen dem ersten und dritten Steuersignal entspricht und wobei der volle Bereich der ersten digitalen Größe äquivalent einer Zählung der zweiten digitalen Giöße ist.

8. Umsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Integrator vorgesehen ist, dem das proportionale Signal vom Tachometer und ein Lesebefehlsignal zugeführt werden, wobei dieser Integrator ein integriertes Signal liefert, das das Integral des proportionalen Signals als Funktion der Zeit darstellt.

9. Umsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuersignal dem zweiten Tor zugeführt wird und das Tor eine Verzögerungsvorrichtung zur phasenmäßigen Einstellung des ersten Steuersignals hat, die außer Synchronismus mit den Vor-oder Nachimpulszügen ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen