DE1498170A1

DE1498170A1 - Anordnung zur digitalen Bestimmung der Lage oder Einstellung eines Gegenstandes

Info

Publication number: DE1498170A1
Application number: DE19651498170
Authority: DE
Inventors: Offereins Rienk Pieter
Original assignee: Thales Nederland BV
Current assignee: Thales Nederland BV
Priority date: 1964-12-23
Filing date: 1965-12-21
Publication date: 1968-12-05
Also published as: BE674109A; DE1498170B2; US3426340A; CH457886A; GB1136247A; DE1498170C3; NL141049B; SE326304B; FR1461165A; NL6414971A

Description

N.V. HOLLANDSE SIGHAALAPPARATEN Zuidelijke Havenweg 4o, HEN5EL0 (OVERIJSEL), Niederlande

Anordnung zur digitalen Bestimmung der Lage oder Einstellung eines Gegenstandes.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur digitalen Bestimmung der Lage oder Einstellung eines Gegenstandes durch Zählung von lage· oder stellungsabhängig zugeführten Impulsen oder Rechteckspannungen in einem digitalen Zähler während eines Messzeitintervalles, das durch zwei elektrische Phänomene begrenzt ist, von denen der Zeltpunkt des Auftretens zumindest* eines dieser Phänomene durch den Augenblick bestimmt ist, in dem eine von der Einphasenausgangsepannung eines mehrphasig gespeisten Mehrphasendrehtransformators abgeleitete Spannung in einer vorgegebenen Richtung einen vorgegebenen Festwert durchläuft.

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Die erwähnten elektrischen Phänomene sind meistens Impulse oder Rechteckepannungen. Bei bestimmten Anordnungen dieser Art für die digitale Bestimmung der Lage eines Gegenstandes entsprechen z.B. die Bewegungen des beweglichen Teiles eines Drehtransformators den Bewegungen des Gegenstandes, beispielsweise weil der bewegliche Drehtransformatorteil und der Gegenstand zusammen angetrieben werden. Hierbei wird eines der Phänomene von der Einphasenausgangsspannung des Drehtransformators abgeleitet während das andere elektrische Phänomen in einem genau vorbestimmten Augenblick in- der Anordnung erregt wird« beispielsweise mittels eines zweiten, fest eingestellten Drehtransformators oder mittels einer anderen Schaltung, die von den Eingangsspannungen des ersterwähnten Drehtransformators gesteuert wird. Bei anderen Anordnungen, bei denen Jedes der beiden elektrischen Phänomene von der Ausgangsspannung eines Drehtransformators abgeleitet ist, werden die Einstellungen der beiden Drehtransformatoren entsprechend einem Messwert bzw. von Messwerten geändert.

Im allgemeinen wird in Anordnungen der obenbeschriebenen Art, die mit Drehtransformatoren arbeiten, eine von der Ausgangsspannung des Drehtransformators abgeleitete Spannung mit einer Spannung verglichen, die den Wert Null aufweist. Das eine elektrische Phänomen wird hierbei dann erregt, wenn die abgeleitete Spannung durch den Nullwert durchgeht. Ein Vergleich mit einem anderen Pestwert ist aber auch möglich.

Bei solchen Anordnungen treten Messfehler auf, wenn das Verhältnis der Frequenz der Drehtransformatoreingangsspannung und der Frequenz der dem Zähler zugeleiteten Impulse oder Rechteckspannungen sich verändert. Das Zeitintervall zwischen den Augenblicken, in denen die beiden dieses Intervall begrenzenden Phänomene auftreten, wird nämlich durch die Frequenz der Drehtransformatoreingangsspannung mitbestimmt. Die Anzahl

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der in diesem Intervall enthaltenen und deshalb gezählten Zähllmpulse .oder Zahlrechteckspannungen ist demnach von dem Verhältnis der Eingangsfrequenz des Drehtransformators und der Frequenz der Zählimpulse oder Zählrechteckspannungen abhängig. Änderungen dieses Frequenzverhältnisses sind bei vielen bekannten Anordnungen möglich, weil die beiden Frequenzen durch unabhängige Speisequellen bestimmt sind. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, derartige Messfehler zu vermeiden, und zwar dadurch, dass eine zwangsläufige Kopplung dieser Frequenzen zustande gebracht wird. Hierbei geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass das erwähnte Frequenzverhaltnis sicherlich dann absolut festgelegt ist, wenn die beiden Frequenzen durch dieselbe Wechselspannungsquelle bestimmt sind. Die Frequenzen dieser Wechselspannungsquelle kann gleich der Frequenz der dem Zähler zugeleiteten Impulse oder Rechteckspannungen sein; sie kann aber auch höher liegen. Die Eingangsfrequenz des Drehtransformators lässt sich dann durch frequenzteilung von der Generatorfrequenz ableiten und auch die Zählfrequenz kann durch Frequenzteilung von der Generatorfrequenz abgeleitet werden wenn die Generatorfrequenz höher ist als die Zählfrequenz. Grundsätzlich kann naturlich auch ein Wechselstromgenerator mit einer Frequenz ..verwandt werden, die niedriger ist als die Zählfrequenz. Die höhere Zählfrequenz wird dann durch Frequenzvervielfachung erzeugt. Frequenzteiler sind aber einfacher und es wird darum im allgemeinen vorgezogen werden nicht mit Frequenzvervielfachung, sondern nur mit Frequenzteilung zu arbeiten. In beiden Fällen ergehen sich aber Zählimpulse und eine Einphasenspannung,die zur Steuerung der in einem festen Frequenzverhaltnis erfolgenden Drehtransformatorspeisung verwendet werden kann.

Der Drehtransformator erfordert für seine Speisung jedoch eine symmetrische Mehrphasenepannung, und es ist keineswegs einfach, eine

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symmetrische Mehrphasenspannung von einer Einphasenspannung abzuleiten, ohne dass die zu diesem Zwecke angewandten Schaltungen eine unzulässige Abhängigkeit von verschiedenen Einflusswerten, beispielsweise von der Temperatur und der Frequenz, zeigen, die dann eine Störung der Symmetrie der den Drehtransformator oder die Drehtransformatoren speisenden Mehrphasenspannungen und demzufolge wiederum Messfehler herbeiführen.

Die Erfindung bezweckt es, hier einen Ausweg zu finden, und insbesondere eine Anordnung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die sich durch Unterdrückung sonst grundsätzlich vorhandener Messfehlerquellen durch eine wesentlich erhöhte Messgenauigkeit bei grosser Betriebssicherheit auezeichnet.

Erfindungsgemäss ist die Anordnung derart ausgeführt, dass von einer periodisch sich ändernden Speisespannung, von der die dem digitalen Zähler zuzuleitenden Impulse oder Rechteckspannungen abgeleitet sind, In einem festen Frequenzverhältnis eine Fortschaltimpuls- oder Rechteckspannung abgeleitet ist, die einen zugeordneten zyklisch fortschaltbaren elektronischen Zähler mit Kippschaltungen jeweils schrittweise fortschaltet, von dessen Kippschaltungsausgangsspannungen - erforderlichenfalls durch Kombination dieser Spannungen mittels "und" - und/oder "oder"-Schaltungen - n-gleichfdrmige periodische, um ein η Periode zeitlich gegeneinander verschobene Rechteckspannungen abgeleitet sind, aus denen η Jeweils einander entsprechend"' verlaufende Spannungen erhalten werden, die an den η-Eingängen der n-Phasenwicklung des Drehtransforraators liegen, dessen einphasige Ausgangsspannung einem nachgeschalteten, im wesentlichen lediglich nur die Grundfrequenz dieser Spannungen durchlassenden Tiefpasssieb zugeführt 1st, dem eine Kippschaltung · nachgeschaltet ist, die lediglich In einem ihrer beiden Zustände den Fortschaltimpulsen oder Fortschaltrechteckspannungen die Zuleitung zu ,

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dem digitalen Zähler gestattet und die beim Auftreten einer, das erste der beiden das Messintervall begrenzenden elektrischen Phänomene darstellenden« elektrischen Zustandsänderung im Augenblick des Durchganges der Tiefpasssieb-Ausgangsspannung in einer bestimmten Richtung durch einen vorbestimmten Festwert in ihren einen Zustand gesteuert wird, während sie durch das zweite das Messzeitintervall begrenzende elektrische Phänomen in ihren anderen Zustand gesteuert wird.

Wird der Drehtransformator mit einer in der obenbeschriebenen Weise erhaltenen n-Phasenrechteckspannung eingespeist, so kann die Symmetrie des n-Phasensystems niemals verloren gehen. Die Kippschaltungen des Zählers schalten immer in den durch das Auftreten der steuernden periodischen Spannung bestimmten Augenblicken.

Im allgemeinen wird es erforderlich sein, die den Drehtransformator oder die Drehtransformatoren speisenden Spannungen durch Verstärkung von den η durch die Kippschaltungen des Zählers gelieferten gleichförmigen Rechteckspannungen abzuleiten. Die Kippschaltungen sind meistens nicht imstande, genügend starke Ströme für die Drehtransformatorspeisung zu liefern.

Bei einer bestimmten zweckmässigen Ausführungsform ist das erwähnte zweite elektrische Phänomen ein Bezugsimpuls oder eine Bezugsrechteckspannung, der oder die in einem festen Moment des Zyklus der Drehtransformatorspannung erregt wird. Der Zeitpunkt in dem ein solcher Bezugsimpuls oder eine solche Bezugsrechteckspannung erregt wird, wird vorzugsweise von den dem Drehtransformator zugeführten Spannungen bestimmt. In einigen Aueführungsformen der erfindungsgemässen Anordnung wird eine der dem Drehtransformator zugeleiteten Rechteckspannungen als Bezugsspannung verwandt; in anderen Ausführungen dieser Art, die mit einem Bezugsimpuls arbeiten, wird dieser Impuls durch Differentiation einer

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der dem Drehtransformator zugeleiteten Rechteckspannungen erzeugt. Eine sehr zweckmässige Ausführung ergibt sich wenn das zweite elektrische Phänomen von der Ausgangsspannung eines zweiten Drehtransformators abgeleitet wird, der mit den Eingangsspannungen des anderen Drehtransformators entsprechenden Spannungen gespeist ist, su welchen Zwecke diese Drehtransformatoren beispielsweise parallel geschaltet werden können. Diese letzte Ausführung kann auch verwandt werden, wenn das zweite elektrische Phänomen kein festes Bezugsphänoraen ist, sondern die Rotoren der beiden Drehtransformatoren Bewegungen ausführen, die beispielsweise den Änderungen zweier Messwerte entsprechen. Der Unterschied dieser Messwerte wird dann digitalisiert.

Die Frequenz der periodisch sich ändernden gemeinsamen Speisespannung) von der die dem digitalen Zähler zuzuleitenden Impulse oder Rechteckspannungen und die den Drehtransformator oder die Drehtransformatoren speisenden Rechteckspannungen abgeleitet sind, ist vorzugsweise zumindest ebenso hoch wie die Frequenz der dem Zähler zuzuleitenden Impulse oder Rechteckspannungen. Ist die Frequenz der sich periodisch ändernden Speisespannung höher als die der Zählimpulse oder Zählrechteckspannungen, so Biuss die erste Frequenz ein Vielfaches der letzterwähnten sein; es werden dann die Zählimpulse oder Zählrechteckspannungen mittels Frequenz», teilung von der periodisch sich ändernden Speisespannung abgeleitet.

Die einfachste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Anordnung ergibt sich, wenn die Anzahl der Einstellungen des zyklisch fortschaltbaren elektronischen Zählers, der die Drehtransformatorspeisung steuert, ebenso gross 1st wie die Anzahl der Phasen des Drehtransformators.

Bei der Betrachtung der erfindungsgemässen Anordnung ist es wichtig zu bedenken, dass die Ausgangsspannung eines in der obenbeschriebenen Welse mit Mehrphasenrechteckspannungen gespeisten

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Drehtransformators, wie untenstehend noch weiter erläutert werden wire, an sich als Mittel zur Anzeige der Einstellung des Drehtransformators ungeeignet ist. Es zeigt sich nämlich, dass die Augenblicke, in denen der Nulldurchgang dieser Spannung stattfindet, sich keineswegs stetig, sondern sprungweise ändern, wenn die Einstellung des Transformators stetig geändert wird. Zwischen zwei solchen Nulldurchgängen ändert sich der zeitliche Verlauf dieser Ausgangsspannung aber stetig, überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass Jedoch die Nulldurchgänge der Spannungskurve, die sich bei Aussiebung der Komponente der Grundfrequenz aus der Ausgangsspannung des Drehtransformators ergibt, sich stetig mit der Einstellung des Drehtransformator ändern und dass überdies diese Nulldurchgänge ein zuverlässiges Mass für diese Einstellung darstellen. Es ist aber darauf hinzuweisen, dass, wenn hier von einem "Nulldurchgang" der Ausgangsspannung des Drehtransformators und der Ausgangsspannung des Tiefpasssiebes gesprochen wird, dieser Nulldurchgang nicht mit bezug auf einen Potential "Null" stattzufinden braucht, sondern auch ohne weiteres auf eine willkürliche, vorgegebene Spannung bezogen sein kann.. Diese Spannung kann sowohl den betreffenden Teil der Schaltung auf einem anderen Spannungspegel legen wie sie auch den Pestwert, in bezug auf den welchen der "Null" Durchgang festgestellt wird, bezüglich des Nullwertes verlegen kann.. Dies erfordert an sich keine weitere Erklärung. Grundsätzlich kann fur die Erregung der Mehrphäsenrechteckspannungen ein elektronischer Zähler beliebiger Art angewandt werden. Gute Ergebnisse werden häufig, bei der Verwendung von Ringzählern erzielt. -- ■

Hinsichtlich der verwendeten-Terminologie w^rd noch das Folgende bemerkt-. „In; derTechnik■. .-der datenverarbeitenden elektronischen Anordnungen'wird zwischen-Schaltungen, die auf Impulse reagieren, und --

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Schaltungen, die mit Rechteckspannungen arbeiten, unterschieden. Unter "Impulsen" werden hierbei vorübergehende elektrische Änderungen verstanden, deren Dauer - abgesehen davon, dass sie ein bestimmtes Mindestmass überschreiten muss - an sich bedeutungslos ist und im allgemeinen sehr klein mit bezug auf die Dauer des Zyklus, in dem der Impuls auftritt, sein wird. Unter "Rechteckspannungen" sind vorübergehende Spannungsänderungen zu verstehen, die wahrend eines bestimmten Intervalles aufrechterhalten werden, das im allgemeinen nicht klein 1st, im Vergleich zu der Dauer des Zyklus, dem die Rechteckspannung angehört, und das in vielen Fällen zu der Dauer dieses Zyklus in einem vorgegebenen festen Verhältnis steht. Die auf Rechteckspannungen reagierenden Anordnungen sprechen auf das Vorhandensein oder NichtVorhandensein einer Spannung an. Diese Unterscheidung wird auch im weiteren gemacht werden.

Die Erfindung wird durch Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen erläutert:

Pig. 1 zeigt eine Schaltung einer ersten, mit Impulsen arbeitenden erfindungsgemassen Anordnung.

Fig. 2 zeigt eine Anzahl Diagramme zur Veranschaulichung der Wirkung einer erfindungsgemassen Anordnung.

Fig. 3 zeigt, zusammen mit dem oberen Teil der Fig. 1, eine Schaltung eines zweiten, mit Rechteckspannungen arbeitenden, Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemassen Anordnung.

Fig. 4 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wirkung der Anordnung nach Fig. 1.

Fig. 5 zeigt ein Diagramm zur Veranschauliehung der Wirkung der Schaltung nach Fig. ?· · ■

Fig. 6 zeigt ein Beispiel eines Zählers zur Erregung einer Zwei-^Y phasenrechteckspannung. > . · . : _; ♦ _;

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Flg. 7 zeigt, ein Wirkungsdiagramm des. Zählers gemäss Fig. 6, Fig. 8 iielgt ein Wirkungsdiagramm eines Zählers zur Erregung eIner Fünfphasenrechteckspannung.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden alle Rechteck- und Impulsspannungen von einer Wechselspannung mit einer Frequenz von Z> MHz abgeleitet. Ein kristallgesteuerter Generator 101 liefert diese Spannung. Ein Frequenzteiler 102 teilt diese Frequenz

durch 2 . Die Ausgangsspannung des Frequenzteilers hat eine Frequenz von etwa 5,9 kHz (genau 5Ö59 Hz). Der Frequenzteiler arbeitet mit Kippschaltungen und liefert demnach keine sinusförmig mit der Zeit verlaufende Spannung,, sondern Rechteckspannungen. Zu diesen Rechteckspannungen gehört auch eine Rechteckspannung P mit der obenerwähnten Frequenz von ungefähr 5*9 kHz und einem Verlauf, der bei der Ausgangsleitung 104 des Frequenzteilers dargestellt ist. Diese Rechteckspannung wird in einer Inversionsschaltung 103 invertiert; und die invertierten Spannungen P werden der Leitung 105 zugeleitet. Diese beiden Rechteckspannungen, die auch in Fig. 2 in den Diagrammen P und P dargestellt sind, steuern zusammen in bekannter Weise einen Ringzähler. Es handelt sich hierbei um einen Ringzahler üblicher Bauart, der deshalb nur kurz beschrieben zu werden braucht. Der Ringzahler hat drei Einstellungen und verfugt über drei Kippschaltungen 106, 107 und 1θ8 oder A, B, C. Jede dieser Kippschaltungen kann über eine linke "und"-Schaltung durch eine Rechteckspannung P eingestellt werden und über eine rechte "und"-Schaltung durch eine Rechteckspannung P zurückgesetzt werden. Ob eine solche Rechteckspannung tatsächlich das Einstellen oder Zurücksetzen herbeiführt« hängt von den Zuständen der anderen Kippschaltungen ab. Eine bestimmte Kippschaltung, beispielsweise B, kann nur dann eingestellt werden, wenn die in zyklischer Folge vor dieser Kippschaltung

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liegende Kippschaltung A eingestellt ist und die in zyklischer Folge auf diese Kippschaltung folgende Kippschaltung C zurückgesetzt ist. Das Zurücksetzen einer Kippschaltung ist nur möglich, wenn die in zyklischer Folge vor dieser Kippschaltung Hegende Kippschaltung zurückgesetzt ist und die in zyklischer Folge auf diese Kippschaltung folgende Kippschaltung eingestellt ist. Demzufolge wird, wenn eine bestimmte Kippschaltung, beispielsweise die Kippschaltung B, durch eine Rechteckspannung P eingestellt ist, die nächstfolgende invertierte Rechteckspannung P die in zyklischer Folge vor dieser Kippschaltung B liegende Kippschaltung A zurücksetzen, weil jetzt die Kippschaltung B eingestellt und die Kippschaltung C zurückgesetzt ist. Die nächste Rechteckspannung P stellt die Kippschaltung C (1O8) ein, weil die vor der Kippschaltung C liegende Kippschaltung B eingestellt ist, während die Kippschaltung A schon zurückgesetzt ist. Eine genaue Betrachtung der dargestellten Schaltung lehrt, dass die verschiedenen Kippschaltungen im Zähler mit einer Frequenz eingestellt und zurückgesetzt werden, die gleich einem Drittel der Frequenz der Rechteckspannungen P ist, und dass dabei das Einstellen und Zurücksetzen gernäss den Linien A, B, und C in dem Diagramm der Fig. 2 verlauft. Die Ausgangsspannungeri dieser Kippschaltungen werden nun zur Steuerung der Spannungen an den Klemmen der Dreiphasenwicklungen mehrerer Dreiphasendrehtransformatoren verwendet. Die Kippschaltungen sind nicht imstande, zu diesem Zwecke einen genügend starken Strom zu liefern. Sie steuern deshalb drei Verstärker 109, ¹IO und 111, die die Wicklungen der Drehtransformatoren speisen. In Fig. 1 sind zwei solche Drehtransformatoren 116 und 119 dargestellt. In dem Drehtransformator 116 sind die Dreiphasenstatorwicklungen mit 112, 113 und t.14- und die Rotorwicklung mit 115 bezeichnet. Ein fest eingestellter Drehtransformator 119 liefert das feste elektrische Bezugsphänomen, der

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Drehtransformator 116 liefert das elektrische Phänomen, das in einem von einem Messwert bestimmten Augenblick auftritt. Der Transformator wird demnach entsprechend diesem Messwert eingestellt. Der Verstärker 109 liefert der Wicklung 112 eine Rechteckspannung, die gemäss der Kurve E. in Fig. 2 mit der Zeit verläuft. In derselben Weise speisen die Verstärker 110 und 111 die Wicklungen I1j5 und 114 mit Rechteckspannungen, die gemäss den Kurven EL und E verlaufen. In der sekundären Rotorwicklung 115 werden Spannungen induziert, die eine Überlagerung der Wirkungen der drei den Statorwicklungen zugeleiteten Spannungen darstellen. Bei der Feststellung der resultierenden Einwirkung auf die Rotorwicklung muss mitberücksichtigt werden, dass die Einwirkung einer bestimmten Statorwicklung auf die Rbtorwicklung dem Kosinus des Winkels zwischen den Achsen der Spulen proportional Ist. Der zeitliche Verlauf der Spannungen, die In der Rotorwicklung induziert werden, ist in Fig, 2 für vier verschiedene Winkel zwischen der Achse der Rotorspule II5 und der Achse der Statorspule 11? dargestellt. Die Kurve I stellt den Spannungsverlauf dar, wenn die Achsen einen Winkel von 0° miteinander einschlössen. Die Kurven II, III, IV zeigen diesen Verlauf für den Fall, dass diese Achsen Winkel von 20 , 40 , oder 60 miteinander einschliessen. Nach einer Drehung von 6o° hat der Spannungsverlauf wieder dieselbe Form wie bei O° wobei, aber die Kurve um ein Sechstel einer vollständigen Periode verschoben. Wird die Rotorspule in dieser Weise immer um Jeweils 20 weiter gedreht» so ergeben sich: immer wieder-. dieselben Kurven, Jedoch Jeweils um ein Sechstel Periode verschoben. Die in Fig,. 2 dargestellten Kurven sind. idealisiert. Werden aber die Einflüsse von unerwünschten Kapazitäten, Induktionen und Kopplungen niedrig gehalten, so werden, diese idealisierten Kurven ziemlich weitgehend angenähert. Es .soll nun-der Augenblick des Auftretens eines Nulldurchganges

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in einer bestimmten Richtung der Rotorspannung als Mass für die lage des Rotors verwendet werden. Hierbei kann auf zwei verschiedene Arten vorgegangen werden. Bei der ersten Art wird mit einer auf das Vorhanden oder Nichtvornandenseln von Spannungen reagierenden Schaltung gearbeitet. Um Festzustellen, ob ein Nulldurchgang stattgefunden hat wird hierbei bestimmt, ob die Ausgangsspannung des Rotors des Drehtransformators in einem bestimmten Sinne von dem Nullwert abweicht. Bei der anderen Art, die mit einer auf Impulse reagierenden Schaltung arbeitet, wird die Ausgangsspannung des Rotors zuerst stark begrenzt und sodann differentiert. Der Differentiator liefert in diesem Falle bei jedem Nulldurchgang einen Impuls, dessen Polarität der Richtung des Nulldurchganges entspricht. Der obenbeschriebene Verlauf der Ausgangsspannung des Rotors ist jedoch für die eine sowohl als für die andere Arbeitsweise voll unbrauchbar. Die Ausgangsspannung ändert sich nämlich nur in Augenblicken, die Jeweils 1/6 Periode auseinanderliegen. Bei der Kurve I treten somit Nulldurchgänge am Anfang und in der Mitte einer Periode auf. Dies 1st auch noch dann der Fall,' wenn der Rotor um 20 gedreht ist, wie aus der Kurve II hervorgeht. Bei einer Verdrehung, die zwischen 20 und HO liegt und tatsächlich etwa JO beträgt, verändert sich der Augenblick des Auftretens des Nulldurchganges plötzlich um 1/6 Periode, so dass Jetzt die Nulldurchgänge 1/6 und 2/3 Periode nach dem dem Anfang der Kurven I bis IV entsprechenden Zeitpunkt auftreten. Dieser Zustand hat sich noch nicht geändert, wenn der Rotor um 60° aus der der Kurve I entsprechenden Lage gedreht ist* er bleibt ungeändert , bis die Rotorspule einen V/inkel von 90° mit der der Kurve I entsprechenden Lage einschliesst. Auf diese Weise kann demnach keine stetige Darstellung der jeweiligen Lage des Rotors erzielt werden. Es ergibt sich auch keine bessere lösung, wenn der Nulldurchgang durch Begrenzung und

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Differentiation festzustellen versucht wird. Bn Gegenteil, die Sache wird dann noch komplizierter. Der Differentiator wird nicht nur bei den Nulldurchgängen, die auch bei der erstbeschriebenen Methode gefunden werden, Impulse erregen, sondern unter Umständen noch weitere Impulse liefern. Die Kurve, welche den Verlauf der Ausgangsspannung der Rotorspule darstellt, besteht nämlich aus verschiedenen Teilen, in denen die Ausgangsspannung Jeweils verschiedene konstante Werte hat. Aus einem Vergleich der Kurven I, II und III folgt, dass beim Drehen des Rotors die konstante Spannung, die dem ersten Sechstel einer Periode entspricht, immer niedriger wird. In einem bestimmten Augenblick wird diese Spannung niedriger werden als der durch den Spannungsbegrenzer bestimmte Grenzwert. Damit kann aber der Differentiator nacheinanderfolgend auf zwei Änderungen reagieren; das erste Mal, wenn die Spannung, die dem ersten Sechstel der Kurve entspricht, erreicht wird, und das zweite Mal, wenn diese Spannung wieder zu einem höheren Wert hin überschritten wird. In beiden Fällen hat der durch den Differentiator erregte Impuls dieselbe Polarität. Unter Umständen werden sich deshalb mehrere Werte' für eine Lage des Rotors ergeben, die sieh alle sprungweise ändern. Um diese Unannehmlichkeiten zu beseitigen, wird erfindungsgemäss die Ausgangsspannung der Rotorspule 115 einem Tiefpasssieb 11? zugeleitet, das alle Frequenzen, ausgenommen die Grundfrequenz, unterdrückt. Es kann zu diesen Zwecke ein ziemlich einfaches Sieb, das nur oder zumindest in der Hauptsache nur aus Widerständen und Kondensatoren besteht, verwandt werden, Zufolge der Symmetrieeigenschaften der Kurve, die den Verlauf der Ausgangsspannung des Rotors darstellt, fehlen nämlich in dieser Ausgangsspannung alle geraden Harmonischen und alle Harmonischen, deren Ordnungszahlen ein Dreifaches Vielfaches sind. Die niedrigste Harmonische, die das Sieb unterdrücken muss, ist demnach die fünfte.

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Die sinusförmige Ausgangsspannung des Siebes ändert sich nunmehr stetig mit der Lage des Drehtransformatorfotors und der Augenblick in dem an dem Ausgang des Siebes eine Spannung mit einem bestimmten Vorzeichen erscheint, 1st Jetzt tatsächlich ein Mass für die Lage des Rotors,

Dasselbe gilt für die Impulse, die mittels eines Differentiators nach Begrenzung von der sinusförmigen Ausgangsspannung des Siebes abgeleitet werden können. In Fig. 2 ist eine Kurve V aufgezeichnet, welche die sinusförmige Ausgangsspannung, die das Sieb von den eckigen Kurven I bis IV ableitet, darstellt. In Fig. 1 ist 118 «ine Begrenzungsschaltung, die die sinusförmige Ausgangsspannung des Tiefpasses 117 begrenzt. Der Verlauf der Ausgangsspannung des Begrenzers ist in einer Kurve V (Fig. 2) gestrichelt dargestellt. In Schaltungen, die auf das Vorhandensein einer Spannung ansprechen, wird der Augenblick des Auftretens des Nulldurchganges der begrenztenSpannung als Mass für die Lage des Rotors verwandt. Bei Anordnungen, die auf Impulse reagieren, wird die begrenzte Spannung in einer differentierenden Schaltung 122 differentiert, die beim Auftreten eines Nulldurchganges einen Impuls liefert, welcher in einem Augenblick, der ein Mass für die Lage des Rotors 115 ist, auftritt. Das Diagramm VI, Fig. 2 zeigt diese Impulse. Es wird darauf hingewiesen, dass sowohl bei Systemen, die auf Impulse, als auch bei Systemen, die auf Vorhandensein oder NichtVorhandensein von Spannungen ansprechen, eine genaue Bestimmung des Augenblickes des Nulldurchganges nur möglich ist, wenn die Spannungskurve bei dem Nulldurchgang steil verläuft. Ihn diese Steilheit zu vergrössern, wird die Ausgangsspannung des Tiefpasses verstärkt. Die Höchstwerte der verstärkten Spannung liegen aber für die Schaltungen, die durch diese verstärkte Spannung gesteuert werden müssen viel zu hoch. Daher wird insbesondere deshalb die schon obenerwähnte Begrenzung durchgeführt. In den Figuren ist

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ang^n^mmen,- dass Verstärker und Begrenzer Jeweils zu einem Ganzen (¹*8» 1?-1) zusammengebaut sind. Die sinusförmige Kurve V, Fig. ?» stellt in diesem Falle die verstärkte Ausgangsspannung des Tiefpasses dar.

Die Digitalisierung der Rotorlage wird nun in folgender Weise vorgenommen, Der Zähler 128 wird durch Impulse oder Rechteckspannungen mit einer festen Frequenz fortgeschaltet und zwar während des Interval3es zwischen dem erwähnten Nulldurchgang der Ausgangsspannung des Tiefpasses oder dem diesen Nulldurchgang darstellenden Impuls einerseits und einer in einem festen Augenblick während des Zyklus des Drehtransformators auftretenden elektrischen Änderung, wie beispielsweise dem Nulldurchgang einer anderen Spannung, oder einem anderen Impuls andererseits. Dabei kann der Zähler seine Zählung bei dem Phänomen beginnen, das die veränderliche Rotorlage darstellt und mit der Zählung bei dem festen Bezugsphänomen aufhören; der Zähler kann seine Zählung aber auch beim Auftreten des festen Bezugsphänomen beginnen und mit der Zählung bei dem Auftreten des Phänomens, das die Rotorlage darstellt, aufhören. Die Winkellage wird dann von einem festen Bezugspunkt aus entweder in der einen oder in der anderen Richtung gemessen. Als Bezugsphänomen kann jeder Impuls oder Jeder Rechteckspannung mit einer festen Lage in bezug auf den Zyklus des Zählers A, B,C verwandt werden. Die Ausgangsspannung der Kippschaltung A könnte beispielsweise zu diesem Zwecke herangezogen werden. In vielen Fällen ist es aber erwünscht, dass der Augenblick des Auftretens des Bezugsphänomens im Zyklus einstellbar 1st. Weiter 1st es erwünscht, dass das Bezugsphänomen in derselben Welse von der Spannung des Generators 101 abgeleitet wird wie das Phänomen, das durch seine Lage im Zyklus die Lage des Rotors 115 darstellt. Dies hat nämlich den Vorteil» dass sekundäre Zustandsänderungen, wie beispielsweise TtEsperaturänderungen der Anlage, sowohl den Augenblick, in dem das die Lage

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des Rotors darstellende elektrische Phänomen, kls auch den Augenblick, in dem das den Bezugsaugenblick darstellende elektrische Phänomen auftritt, zumindest nahezu in der gleichen Weise beeinflussen. Es wird deshalb das Bezugsphänomen vorzugsweise mittels eines zweiten Drehtransforraators erregt.

Es wurde sohon darauf hingewiesen, dass in Fig. 1 ein solcher zweiter Drehtransformator 119 dargestellt ist. Die Rotorspannung dieses Drehtransformators wird den Tiefpass 120 zugeleitet. Die Ausgangsspannung dieses Tiefpasses wird, ebenso wie die Ausgangsspannung des Tiefpasses 117» verstärkt und durch einen Begrenzer, in diesem Falle den Begrenzer 121, begrenzt. Handelt es sich um eine Anordnung mit auf Impulsen ansprechenden Schaltungen, so wird die durch den Begrenzer 121 gelieferte Rechteckspannung noch in einem Differentiator 123 differentiert. Dieser Differentiator liefert sodannn pro Zyklus zwei Impulse entgegengesetzter Polarität, von denen einer, der durch seine Polarität gekennzeichnet ist, den Bezugsaugenblick darstellt. Durch Verdrehung des Rotors des Drehtransforaators 119 kann der Augenblick des Auftretens dieses Bezugsphänomens genau eingestellt werden.

Der obenstehend beschriebene Teil der Anordnung 1st, abgesehen von den Differentiatoren 122 und 123, sowohl für Anordnungen, die auf Rechteckspannungen reagieren, als auch für Anordnungen, die auf Impulse ansprechen, anwendbar. Auch die Begrenzer (118, 121) können in Anordnungen, die mit Rechteckspannungen arbeiten, nicht weggelassen werden und zwar deshalb damit die für eine gross« Messgenauigkeit erforderliche grössere Steilheit der Kurven in der Nähe des Nulldurchganges durch entsprechende Verstärkung erreicht werden kann, ohne dass die auftretenden. Höchstspannungen den Schaltungsanordnungen schaden können.

Weil Schaltungen, die auf Impulse ansprechen, einfacher sind als

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Schaltungen, die rait Rechteckspannungen arbeiten, wird zunächst anhand des unter der Strichlinie SL liegenden Teiles der Pig. I eine Anordnung beschrieben, die mit Impulsen arbeitet. Bei dieser Anordnung sind demgemäss zwei Differentiatoren 122 und 123 vorhanden. Der Impuls, der die festzustellende Lage darstellt und mit Hilfe des Differentiators 122 und des Tiefpasses 117 von der Ausgangsspannung des Rotors 115 abgeleitet wird, stellt eine Kippschaltung 124 ein. Diese Kippschaltung wird später in demselben Zyklus durch den Bezugsimpuls zurückgesetzt. Solange die Kippschaltung 124 eingestellt ist, gestattet sie der "und"-Schaltung 127, Zählimpulse durchzulassen, die sodann den Zähler erreichen und weiterschalten. Dieser Zähler zählt demnach die Zählimpulse, die in dem Intervall zwischen dem die Lage des Rotors 115 darstellenden Impuls und dem Bezugsinpuls enthalten sind. Im beschriebenen Ausführungsbeisplel werden die den Zähler steuernden Impulse mittels einer durch drei teilenden Schaltung 126 von der Spannung des Generators 101 abgeleitet, weil die Generatorfrequenz wegen der zur Verfügung stehenden Generatoren hoher war, als für die Genauigkeit der Anordnung und für die far. cite Messung erforderliche Impulswiederholungsfrequenz erforderlich war und auch höher war als die höchste Arbeitsgrenzfrequenz des verwendeten Zählers. Diese durch drei teilende Schaltung ist für die Anordnung nicht wesentlich, In Gegensatz zu dem Frequenzteiler 102, der die Teilung

durch 2 durchführt. Diese Teilung ist unbedingt erforderlich, weil Jede vollständige Periode der dem Drehtransformator zugeführten Spannung eine grosse Anzahl ZäEhliapulse oder Zählrechteckspannungen umfassen muss. Das Verhältnis zwischen der Frequenz der Zählimpulse oder Zählrechteckspannungen und der Frequenz der den Drehtransformatoren zugeleiteten Spannungen bestimmt die Messgenauigkeit. Im beschriebenen Falle werden während einer vollständigen Umdrehung des Feldes im Drehtransformator

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oer "und"-S .'haltung 127 etwa 500 Zählirapulse zugeliefert. Dies bedeutet, dass die Genauigkeit nie grosser sein kann als 1/500 einer vollständigen Umdrehung. Das obenerwähnte Verhältnis ist nicht willkürlich. Es gibt zwar sehr genau ausgeführte Drehtransformatoren für Messzwecke, aber auch deren Genauigkeit ist beschränkt, weil das Rotorfeld nicht mit vollständig konstanter Winkelgeschwindigkeit umläuft und auch während einer Rotation nicht vollständig konstant bleibt, da die Wicklungen nun nicht absolut gleichmässig über den Umfang des Stators und des Rotors verteilt sein können und auch die Blechpakete Nuten oder andere Unregel-

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mässigkeiten> Es ist sinnlos, die Zählgenauigkeit grosser zu machen als die höchste mit dem Drehtransformator erreichbare Genauigkeit; ist eine noch grössere Genauigkeit erwünscht, so muss mit Grob- Peinschaltungen gearbeitet werden. Im beschriebenen Falle werden dann vorzugsweise sowohl die Drehtransformatoren des Grobsystems als auch die Drehtransformatoren des Peinsystems über die Verstärker 109* 110 und 111 gespeist, während bei der zählung für beide Systeme derselbe Bezugsimpuls verwendet wird. Art und Eigenschaften sowie die erforderliche Arbeitsgeschwindigkeit der Rechenmaschine oder der anderen äatenverarbeitenden Anordnungen, die mit der erfindungsgemässen Anordnung zusammenarbeiten, bestimmen, ob getrennte Zähler und Kippschaltungen für'das Feinsyetem und das Grob·» system verwendet werden oder ob derselbe Zähler mittels eines elektronischen Verteilers nacheinander die Grob- und die Peinzählung ausführen muss. Im ersten Falle wird eine höhere Messwiederholungsfrequenz erreicht.

Bevor der Zähler 128 die während eines Messintervalles erhaltenen Impulse zählen kann* muss er erst genullt werden; vor diesem Nullen muss aber erst das Resultat der vorhergehenden Messung übertragen werden. Deshalb wird in der in Rede stehenden Schaltung das Zuführen der

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Zählimpulsen über die "und"-Schaltung 126 auch noch von der jeweiligen Einstellung eines Steuerzählers 125 mit drei Einstellungen abhängig gemacht. Dieser Zähler ist in dergleichen Weise «aufgebaut wie der Zähler Mit den Kippschaltungen A, B und C. Er wird durch die hier mit "Endreohteekapannungen" angedeuteten Rechteckspannungen E, die mittels des Tiefpasses 120 und des Begrenzers 121 von der Ausgangsspannung des Referenzdrehtransforraators 119 abgeleitet sind, weitergeschaltet. Diese Weiterschaltung findet in derselben Weise statt wie die Steuerung des Zählers A* B, C durch die Impulse P. Ein Diagramm der Wirkung dieses Steuerzahlers 1st in Fig. 4 dargestellt. Diese Figur zeigt zunächst die mit der Bezeichnung "Anfangsrechteckspannungen" angedeuteten, von dem Tiefpass 117 und dem Begrenzer 118- von den Ausgangsspannungen des Messdrehtransforraators 116 abgeleiteten Rechteckspannungen B sowie die Endrechteckspannungen E, die von dem Bezugsdrehtransformator 119 herrühren. Die Winkelbestimraung wird dadurch ausgeführt, dass das Messintervall o( - /J zwischen dem Beginn einer Anfangsrechteckspannung und dem Beginn der erstfolgenden Endrechteckspannungskurve durch Zählung gemessen wird. Die Endreohteokspannungen schalten die drei Kippschaltungen R, S, T ie Steuerzahler 125 weiter. Die Einstellungen dieser Kippschaltungen sind durch die Strichlinien R, S und T in Fig. 4 dargestellt. Im beschriebenen Fall kann der Zähler 128 im Messintervall nur dann Zählimpulse erhalten» wenn zu gleicher Zeit die zurückgesetzte Kippschaltung T und die eingestellte Kippschaltung S der "und"-Schaltung die für ihr Durchlässigwerden erforderlichen Spannungen liefern, zu welchem Zwecke Eingänge dieser "und"-Schaltung mit Ausgängen der Kippschaltungen S und T verbunden sind. Unabhängig von der Dauer des zu messenden Intervalles oC - /? liegt innerhalb des Intervenes, in dem die Kippschaltung T zurückgesetzt und die Kippschaltung S eingestellt

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ist, stets ein vollständiges zu messendes Intervall <A - ft .. Sofort nach dem Ende der Zählung kann die Einstellung des Zählers übertragen werden. Bei der beschriebenen Schaltung findet diese übertragung dann statt, wenn die Kippschaltungen S und T zur gleicher Zeit eingestellt sind. Ausgangskreise dieser Kippschaltungen liefern dann über eine "und"-Schaltung 123 der Leitung 133 ein Potential, das einen übertragungsbefehl darstellt, der, wie angenommen werden soll, irgendeine datenverarbeitende Maschine erreicht, überdies steuert diese Befehlsspannung eine Gruppe "und"-Schaltungen 13¹# die die Ausgänge der Kippschaltungen des Zählers mit dieser datenverarbeitenden Maschine verbinden. Bevor eine neue Zählung ausgeführt werden kann, muss der Zähler genullt werden« Dieses Nullen findet bei der beschriebenen Anordnung statt, wenn die Kippschaltungen R und T zur gleicher Zeit eingestellt sind. Ausgänge dieser Kippschaltungen, die in der eingestellten Einstellung ein bestimmtes Potential haben, führen dieses Potential über eine "und"-Schaltung 130 einem Eingang des Zählers zu, über welchen der Zähler genullt wird,

Die Schaltung arbeitet nun in fqlgender Weise. Wenn die Kippschaltung 124 durch einen von der differentiierenden Schaltung 122 von dem Anfang einer Anfangsrechteckspannung abgeleiteten Impulse eingestellt wird und überdies im Steuerzähler 125 die Kippschaltung T zurückgesetzt und die Kippschaltung S eingestellt sind, können die durch den Frequenzteiler 126 gelieferten Zählimpulse den Zähler erreichen, der demnach zu zählen beginnt. Der Impuls, den der Differentiator 123 von den Anfang der Endrechteckspannung E ableitet, setzt die Kippschaltung 124 wieder zurück, was zur Folge hat, dass die "und"-Schaltung 127 die Zählimpulse nicht weiter durchlässt. Der Zähler zählt sodann nicht mehr weiter. Während" dreier aufeinander folgender Zyklen des Steuerzählers 125 wird

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nur einmal eine Zählung durchgeführt, nämlich dann, wenn zur gleicher Zeit die Kippschaltung 8 eingestellt und die Kippschaltung T zurückgesetzt sind. In den beiden anderen Einstellungen des Steuerzählers 125 werden die Einstellung des Zählers übertragen und der Zähler 128 genullt.

Die anhand der Fig. 1 beschriebene Digitalisierung' nett den Nachteil, dass Kippschaltungen, die bei der Digitalisierung eine wichtige Rolle spielen, beispielsweise die Kippschaltung 124, auf Impulse anstatt auf Spannungen ansprechen nüssen. Es wird behauptet, dass diese Methode nicht ganz zuverlässig sei. Darum werden dann andere Schaltungen bevorzugt, bei denen besonders die Kippschaltung, die die Weiterleitung der Zählimpulse oder Zählreehteckspannungen steuert, durch Rechteckspannungen anstatt durch Snpulse gesteuert wird. Dies erfordert aber eine Anzahl spezieller Massnahmen um zu verhindern, dass eine zum Ansprechen freigegebene Kippschaltung auf eine Spannung anspricht, die schon einiger Zeit lang vorhanden 1st.

Eine Schaltung einer Anordnung, bei der keine der Kippschaltungen auf kurze Impulse anzusprechen braucht, ergibt sich, wenn die in F2g. J5 dargestellte Schaltung unter den über der gestrichelten Linie SL liegenden Teil der Schaltung nach Fig. 1 gelegt wird. Bei der Beschreibung der auf diese Weise sich ergehenden Schaltung braucht die Beschreibung des in Fig. 1 dargestellten Teiles nicht wiederholt zu werden. Es wurde schon ausgeführt, in welcher Weise die Begrenzer 118 und 121 Rechteckspannungen liefern« die in Augenblicken beginnen» welche von den Jeweiligen Lagen der Rotoren der Drehtransformatoren 116 und 119 bestimmt werden. Für ein richtiges Verständnis der Wirkung des in Fig. j5 dargestellten Teiles der vollständigen Schaltung 1st das In Fig. 5 dargestellte Diagram, das den Verlauf der verschiedenen Rechteckspannungen und Einstellungen

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der Kippschaltungen darstellt, erforderlich. In der untenstehend beschriebenen Schaltung steuern von einer Kippschaltung oder einigen Kippschaltungen der als Zähler arbeitenden Frequenzteiler3chaltung gelieferte Rechteckspannungen das Nullen des Zählers sowie die Einstellungsänderungen einiger anderen Kippschaltungen. Die von dem Frequenzteiler 102 gelieferten Rechteckspannungen sind im Diagranen durch die Strichlinie S dargestellt, übersichtlichkeitshalber sind diese Rechteckspannungen im Vergleich zu den anderen in dieser Figur dargestellten Schalthandlungen und Rechteckspannungen vergr'dssert dargestellt. Muss eine Ablesung stattfinden, so wird der Leitung 302 eine Messbefehlsspannung zugeleitet. Im Diagramm ist diese Spannung durch eine Linie MO dargestellt. Diese Spannung stellt sofort die Kippschaltung M ein,was im Diagramm durch die Linie M veranschaulicht ist. Die von dem Frequenzteiler 102 gelieferten Steuerrechteckspannungen S werden in einem Inverter 501 invertiert. Wenn in diesem Augenblick die in Fig. dargestellte Steuerschaltung in Ruhe ist und demnach die Kippschaltungen F₁ und F, zurückgesetzt sind, stellt die erste auf das Einstellen der Kippschaltung M folgende invertierte Rechteckspannung S die Kippschaltung L ein. Ist die Steuerschaltung nicht In der Ruhelage, so findet das Einstellen der Kippschaltung L erst statt, nachdem die Steuerschaltung die Ruhelage wieder erreleiht hat und demnach die Kippschaltungen F₁ und F zurückgesetzt sind. Mach dem Einstellen der Kippschaltung L kann die erstfolgende Steuerrechteckspannungswelle die "und"-Schaltung 31 durchlaufen. Sie steuert sodann als Mullstellrechteckspannung S das Nullen des Zählers 321. Dieselbe Rechteckspannungswelle fliesst über die "und"-Schaltung 312 und stellt die Kippschaltung F₁ ein. Dies Ist möglich, weil die Kippschaltung F, zurückgesetzt ist; sonst hätte nämlich die Kippschaltung L nicht eingestellt werden und die Nullstell-

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rechteckspannung demnach die "und"-Schaltung 3¹2 nicht erreichen können. Sobald P₁ eingestellt und die Nullstellrechteckspannungswelle zu Ende ist, kann die im Inverter 318 invertierte Nullstellspannung die "und"-Schaltung 315 passieren. Sie setzt dann die Kippschaltung L wieder zurück, so dass keine weitere Nullstellrechteckspannungen durchgelassen werden. Als nächstes muss die Kippschaltung F, eingestellt werden, allerdings nur, wenn drei Bedingungen erfüllt sind. Erstens muss die Nullstellung eingeleitet sein, was daraus folgt, dass die Nullstellrechteckspannung die Kippschaltung F₁ eingestellt hat. Zweitens muss die angefangene Nullung vollständig ausgeführt und demnach die Nullstellrechteekspannung nicht mehr vorhanden sein, was daran festgestellt werden kann, dass der Inverter 318 dann dem mitteleingang der "und"-Schaltung JIQ eine Spannung zuleitet, die es der "und"-Schaltung erlaubt, durchlässig zu werden. Drittens muss schliesslich die ganze Schaltung zwischen zwei von der Begrenzungsschaltung 118 gelieferten Anfangsrechteekspannungen B sieh befinden. Dies folgt aus der Tatsache, dass der Inverter 305 dem oberen Eingang der "und"-Schaltung 310 eine Spannung zuleitet, die es dieser "und"-Schaltung erlaubt, durchlässig zu werden. Die letzte Bedingung verhindert, dass die Zählung durch eine Anfangsrechteckspannung eingeleitet wird, die schon während einiger Zeit vorhanden war. Sind alle diese Bedingungen erfüllt, »te wird die Kippschaltung F, eingestellt. Ist das laufende Intervall zwischen zwei Anfangsreehteekspannungen zu Ende, so stellt die Spannung, die beim Auftreten der erstfolgenden Anfangsrechteckspannungswelle der Leitung 30^ zugeleitet wird, über die "und"-Schaltung 319 die Kippschaltung F_ ein, weil zwei Eingänge dieser "und"-Schaltung von den sieh in dem eingestellten Zustand befindenden Kippschaltungen F. und F schon Spannungen erhalten, die es dieser "und"-Schaltung 319 gestatten, die Spannung der

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Anfangsrechteckspannungswelle durchzulassen. Das Einstellen der Kippschaltung F_p nacht die "und"-Schaltung 3^7 durchlässig« so dass der Jetzt genullte Zähler 321 die durch den Frequenzteiler 126 gelieferten Zählrechteckspannungen »it einer Frequenz von 1 Miz empfängt und zu zählen anfängt. Bein Anfang der nicht vor der betreffenden Anfangerechteck« Spannungswelle angefangenen» erstfolgenden Endrechteckspannungswelle muss die Zählung beendet und demnach die Kippschaltung Fp zurückgesetzt werden. Es 1st sehr wohl möglieh, dass in dem Augenblick» in deai die Anfangsrechteckepannungswelle die Kippschaltung Fu einstellt* noch eine EndrechteckspannungsweHe vorhanden ist. Biese Welle könnte dann die Kippschaltung Fp sofort wieder zurücksetzen. Dies muss die Kippschaltung F₁ verhindern. Sobald die Kippschaltung F. eingestellt 1st» leitet sie einen Eingang der "und"-Schaltung 320* über die die Kippschaltung F_ zurückgesetzt werden aeuis* «Ine Spannung zu* die diese "und"-Schaltung undurchlässig stacht. Da die Kippschaltung P. über die "und"-Schaltung 313 durch die in der feversionsaehaltung 307 invertierte Endrechteck-Spannungswelle zurückgesetzt Wird« wird sie demnach erst dann zurückgesetzt« nachdes eine eventuell vor der erwähnten Anfangsrechteckspannungswelie angefangen« Endrechteckspaimungswelle zu Ende 1st. Erst dann näalich kann die Kippschaltung F_g durch das Auftreten der erstfolgenden Sndrechteckspannungswelle über die "und"-Schaltung 320 zurückgesetzt werden* zu welch·« Zwecke dann die von der Kippschaltung P₁ in ihrer zurückgesetzten Lage der "und"-Schaltung 320 gelieferte Spannung mitwirkt. Sobald die Kippschaltung P- in ihre zurückgesetzte Lage zurückgekehrt 1st* empfängt der Zähler 321 keine weitere Zählrechteckspannungen »ehr, woait die Dauer des Intervalle* »tischen den Anfangspunkten der Anfangsrechteckspannunssweile und der Endrechteckspannungswelle digital bestirnt ist. Die Schaltung küss jetzt lediglich

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noch In die Ruhe- oder Auegangelage zurückkehren, wobei das Ablesen des Zählers vorläufig nicht betrachtet werden soll. Weil die Kippschaltungen F- und Ρ» zurückgesetzt sind und die Kippschaltung L schon vor einiger Zeit zurückgesetzt worden war, empfangen nunmehr die drei rechten Eingänge der "und"-Schaltung 308 Jeweils solche Spannungen, dass diese "und^M-Schaltung die von de« Inverter 30I gelieferten invertierten Steuerrechteckspannungen S durchlassen kann. Diese Invertierte Steuerrechteckspannungen erreichen dann einen Eingang der "und"-Schaltung 309· Solange die dem Msssauftrag entsprechende Spannung noch an der Leitung 302 liegt, führt der Inverter 303 aber dem zweiten Eingang dieser "und"-Schaltung noch eine solche Spannung zu, dass nichts geschehen kann. Sobald aber die Hessauftragspannung verschwindet, erreicht die erstfolgende Invertierte Steuerrechteckspannung den rechten Eingang der Kippschaltung M und setzt diese Kippschaltung zurück. Die Spannungen, die die Kippschaltungen F., F„ und M In ihren zurückgesetzten Einstellungen den drei Eingängen der "und"-Schaltung 3Π zuleiten, führen gerne ins« das Zurücksetzen der Kippschaltung P, herbei. Die ganze Schaltung ist damit wirier in der Ruhelage.

Muss der im Zähler eingestellte Wert beispielsweise einer Rechenmaschine übertragen werden, so küss verhindert werden, dass der Zähler vor dieser Übertragung genullt wird. Dann wird zum Beispiel die Verbindung zwischen der "und*-Schaltung 308 und der "und"-Schaltung unterbrochen. Der Ausgang der "und"-Schaltung 308 1st dann anstatt mit der "und"-Schaltung 309 mit der datenverarbeitenden Anordnung (beispielsweise der Rechenmaschine), die den gemessenen Wert empfangen muss, verbunden. Die nach des Ende der Zählung über diesen Ausgang gelieferte- Spannung teilt dieser Anordnung mit, dass die Zählung beendet ist und die übertragung eingeleitet werden kann. Die empfangende Anordnung

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steuert dann die übertragung, und sobald die Übertragung stattgefunden hat« leitet diese Anordnung dem oberen« in diesem Fall nicht mit dem Ausgang der "und"-Schaltung 308 verbundenen Eingang der "und"-Schaltung 309 eine solche Spannung zu, dass die Kippschaltung M zurückgesetzt wird« wenn oder sobald die der Verbindung 302 zugeleitete Messauftragsspannung verschwunden ist.

Bei der anhand der Fig. 1 und 3 besprochene Schaltung beginnt die Zählung am Anfang einer Rechteckspannungswelle« die durch eine Vorrichtung mit variabler Lage geliefert wird; die Zählung wird beendet bei Beginn einer Rechteckspannungswelle« die durch eine fest eingestellte Vorrichtung geliefert wird, die den Bezugsaugenblick bestimmt. Es versteht sich von selbst« dass die Aufgaben dieser beiden Rechteckspannungswellen ohne weiteres miteinander vertauscht werden können.

Dieselbe Anordnung kann ohne weiteres für die Digitalisierung der Lagen einer Anzahl Gegenstände verwandt werden. Zu dieses Zwecke wird dann die Anordnung Bitteis eines elektronischen Verteilerschalters i?s*sr Jeweils dann, wenn eine Messung stattfinden muss« mit den betreffenden Drehtransformatorausgängen verbunden. Um Einschwingvorgängen möglichst zu beschränken, kann es bei einer solchen Schaltung erwünscht sein« jeden Drehtransformatorausgang fest mit einem separaten, diesem Ausgang zugeordneten Tiefpass und Begrenzer zu verbinden und die Wahlhandlung an der von dem Drehtransformator abgewandten Seite des Begrenzers ausführen zu lassen. Meistens werden die verschiedenen Digitalisierungsanordnungen alt einen gemeinsamen Drehtransformator zur Erregung des Bezugsimpulses oder der Bezugsrechteckspannung versehen. Es müssen dann nur die Verbindungen mit den Drehtransformatoren« die entsprechend den zu digitalisierenden Werten eingestellt werden müssen« umgeschaltet werden.

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Iii Anordnungen rait Drehtransforaatoren wird vielfach rait Grob- und Feinmessung gearbeitet. Auch die erfindungsgenässe Anordnung kann mit Vorrichtungen für Grob- und Feinmessung zusansenarbeiten. Von der erfindungsgemässen Anordnung aus betrachtet sind die Drehtransformatoren für Grob- und Feinmessung an sich getrennte Datenquellen, die nacheinander durch die Digitalisierungsschaltung abgelesen lassen werden könnten. In vielen Fällen ist dies aber nicht erwünscht; vielmehr sollen der Grobwert und der Feinwert zu gleicher Zelt digitalisiert werden. Grundsätzlich können zu diesem Zwecke zwei Schaltungen nach Fig. 3 verwandt werden. Bei genauer Überlegung dieser Schaltungen ergibt eich, dass der Teil der Fig. 3» der die Kippschaltungen L und M, die Invertoren 30 1» 303 wnd 3*8 und die "und"-Schaltungen 3O8, 309» 31^* 315 u»d 3"»6 umfasst, nur einmal, vorhanden zu sein braucht« vorausgesetzt, dass die "und"-!-Schaltungen für das Steuern der Kippschaltungen M und L, die Eingänge haben, welche die Ausgangsspannungen einer oder mehrerer Kippschaltungen F₁, F- und F empfangen, Jetzt auch Eingänge verfügen, die die entsprechenden Spannungen des zweiten Satzes Kippschaltungen F., Fp, F, empfangen, wobei dann, wenn die Anzahl der Eingänge zu gross werden sollte, in einer bestimnten Konfiguration eine "und"-Schaltung durch eine Kombination von "und"-Schaltungen ersetzt werden kann. Demzufolge kann dann beispielsweise die Kippschaltung L nur eingestellt werden, wenn sowohl in der Anordnung für die Grob- als auch in der Anordnung für die Feinablesung» die Kippschaltungen F₁ und F, zurückgesetzt und demnach die beiden Ableseanordnungen in der Ruhelage sind. Weiter muss die Kippschaltung L nur zurückgesetzt werden können wenn sicherheitshalber festgestellt worden ist, dass sowohl für die Grob- als auch für die Feinablftsung die Kippschaltung F. eingestellt ist. Vielter wird das Zurücksetzen der Kippschaltung N sowohl von den Zurückgesetztsein der Kippschaltungen F₁

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und Ρ- der Grobablesung als auch der entsprechenden Kippschaltungen für die Feinablesung abhängig Sein müssen" und schliessllch wird die Ausgangsspannung der Kippschaltung M in der zurückgesetzten Einstellung sowohl in der Grobableseschaltung als auch in der Peinableseschaltung de« Eingang einer "und"-Schaltung 3II zugeleitet werden müssen, über die die Kippschaltung F, zurückgesetzt werden kann. In einer mit Impulsen arbeitenden Schaltung gemäss der vollständigen Flg. 1 bietet das gleichzeitige Abieseir eines Grob- und eines Feinsystems überhaupt keine Schwierigkeiten,; Es nüssen dann nur zwei Kippschaltungen 124 vorhanden seih» die beide Jeweils beispielsweise durch einen Impuls des Bezugs« systems zurückgesetzt werden,während eine dieser Kippschaltungen durch einen von der zu de» Drehtransformator für die grobe Ablesung gehörenden Schaltung gelieferten Impuls eingestellt: wird und die andere dieser Kippschaltungen durch einen von der mit dem Drehtransformator für die feine Ablesung zusammenarbeitenden Schaltung gelieferten Impuls zurückgesetzt.

Ia Vorstehenden sind nur Ausführungebeispiele der Erfindung mit eine« Dreiphasensyste« beschrieben. Die Anwendung der Erfindung 1st Jedoch . . keineswegs auf* ein solches System* beschränkt. Mittels eines Zweiteilers kann zum Beispiel ein Zwelphasenspannuhgssystea erregt werden wie es anhand der Fig. 6 und 7 erklärt wird. Die Schaltung naeü/Fig; 6 erhält eine Reihe von Rechteckspannungeh X und deren Inversionen X. Ist die Kippschaltung B zurückgesetzt, so stellt eine Rechteckspannung X die Kippschaltung A ein. Die erstfolgende Rechteckspannung X stellt sodann .-. die Kippschaltung B ein. Infolgedessen wird die nachfolgende Rechteckspannungswelle X die Kippschaltung A zurücksetzen, worauf der Zyklus da«-' duren vervollständigt wird, dass die folgende Rechteckspannungswelle.X , die Kippschaltung B wieder zurücksetzt. Im Diagram« der Fig. 7 sind

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der Verlauf der empfangenen Rechteckspannungswellen X. und der invertierten Rechteckspannungewellen X sowie der zeitliche Verlauf des Eingestellt- und Zurückgesetztseins der Kippschaltungen A und B veranschaulicht. Mittels Verstärker können von den Ausgangsspannungen dieser beiden Kippschaltungen die gemass den Kurven E. und E_n verlaufenden Spannungen abgeleitet werden* die ihrerseits einen Zwelphasendrehtransformator speisen- können. n-Phaaenrechteekapannungsaysteme können Mittels eines Zählers «it n Einstellungen erregt werden» die zur Speisung eines η Phasendrehtransformators dienen. Das grundsätzliche wird anhand der Flg. 8 für ein Fünf-Phasensystem erklärt: Ih dieses Diagram stellt die Linie P die steuernden Rechteckspannungen dar während die Linien A, B» C, D und E die aufeinanderfolgenden Zustände oder Einstellungen der Kippschaltungen A, B, C, D und E in einem Ringzähler alt fünf Lagen veranschaulichen. Die erste Phase ergibt sich dadurch* dass Mittels der über eine "oder"-Schaltung kombinierten* in der eingestellten Einstellung der Kippschaltungen A und B gelieferten Spannungen eine Rechteckspannung erregt wird. Diese Spannung erhält demnach einen von des Ruhewert abweichenden Wert* solange die Formel A + B erfüllt ist» sie den Ruhewert aufweist* solange sowohl A als auch B zurückgesetzt sind. Die zweite Phase wird in derselben, Weise von B + C, die dritte von C + D* die vierte von D + E, und die fünfte von E + A abgeleitet.

In der Praxis werden wahrscheinlich nur die Zwei- und Dreiphasensystemen von Bedeutung sein» weil nur für Zwei- und Dreiphasensysteme gute Messdrehtransformatoren geliefert werden.

Die Schaltungen sind vereinfacht dargestellt. Insbesondere sind Verstärker und Emitterfolger oder Kathodenfolger* die erforderlich sein können* wenn bestimmte Teile, der Schaltung zu stark oder mit einer nicht angepassten Impedanz belastet sind* nicht dargestellt.

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Claims

. Patentansprüche

1. Anordnung zur digitalen Bestimmung der Lage oder Einstellung eines Gegenstandes durch Zählung von lage· oder stellungsabhängig zugeführten Impulsen oder Rechteckspannungen in einen digitalen Zähler während eines Messzeitintervalles, das durch zwei elektrische Phänomene begrenzt 1st« von denen der Zeitpunkt des Auftretens zumindest eines dieser Phänomene durch den Augenblick bestimmt ist. In dem eine von der Einphasenausgangespannung eines mehrphasig gespeisten Nehrphasendrehtransformators abgeleitete Spannung in einer vorgegebenen Richtung einen vorgegebenen Festwert durchläuft, dadurch gekennzeichnet, dass von einer periodisch sich ändernden Speisespannung, von der die den digitalen Zähler zuzuleitenden Impulse oder Rechteckspannungen abgeleitet sind, in einem festen Frequenzverhaltnis eine Portschaltimpuls- oder Rechteckspannung abgeleitet 1st, die einen zugeordneten zyklisch f ortschaltbaren elektronischen Zähler mit Kippschaltungen Jeweils schrittweise fortschaltet, von dessen Kippschaltungsausgangsspannungen - erforderlichenfalls durch Kombination dieser Spannungen mittels "und" - und/oder "oder"-Schaltungen -n-gleichförmlge periodische, je um ein η Periode zeitlich gegeneinander verschobene Rechteckspannungen abgeleitet sind, aus denen η Jeweils einander entsprechend verlaufende Spannungen erhalten werden, die an den η-Eingängen der n-Phasenwicklung des Drehtransformators liegen, dessen einphasige Ausgangsspannung einem nachgeschalteten, im wesentlichen lediglich nur die Grundfrequenz dieser Spannung durchlassenden Tiefpasssieb zugeführt ist, dem ein« Kippschaltung nachgeschaltet 1st, die lediglich In einem ihrer beiden Zustande den Portschaltimpulsen oder Portschaltrechteckspannungen die Zuleitung zu dem digitalen Zähler gestattet und die beim Auftreten einer« das erste der beiden das Messintervall begrenzenden elektrischen Phänomene darstellenden, elektrischen Zustands-

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änderung lsi Augenblick des Durchganges der Tiefpasssieb-Ausgangsspannung in einer bestimmten Richtung durch einen vorbestimmten Pestwert in ihren einen Zustand gesteuert wird» während sie durch das zweite das Mess» zeitintervall begrenzende elektrische Phänomen in ihren anderen Zustand gesteuert wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, dass das zweite der beiden Phänomene eine von der zu digitalisierenden Lage oder Einstellung unabhängige Punktion der Zeit ist.

3* Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet» dass die de« digitalen Zähler zuzuleitenden Inpulse oder Rechteckspannungen ebenso wie die den zyklisch fort schaltbar en» die die Kippschaltungen enthaltenden elektronischen Zähler fortschaltenden Impulse oder Rechteckapannungen insoweit» als ihre Frequenz nicht der der periodisch sich ändernden Ausgangsspannung gleich 1st» durch Frequenzteilung von dieser Spannung abgeleitet und.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Einstellungen der zyklisch fortschal tbaren elektronischen» die.Kippschaltungen enthaltenden Zähler der Anzahl der Phasen des Drehtransformators oder der Drehtransformatoren gleich ist.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche» dadurch

gekennzeichnet» dass die die n-Phasenwicklung «ines Drehtransformators speisenden Spannungen durch Verstärkung der von den Kippschaltungsausgangsspannungen des zyklisch fortschal tbaren elektronischen Zählers abgeleiteten Rechteckspannungen erhalten werden.

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6. Anordnung nach einen der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, dass das zweite der beiden Phänomene Mittels eines Tiefpasses von der Ausgangsspannung eines zweiten Drehtransformator« abgeleitet 1st» dessen Eingang ebenfalls durch von den Kippschaltung·'* ausgangsspannungen des zyklisoh fortschaltbaren elektronischen Zählers abgeleitete Spannungen gespeist ist.

7· Anordnung nach eine» der vorhergehenden Ansprüche« dadurch gekennzeichnet, dass eine« mit der Ausgangsspannung eines Drehtransformator» s#sp«tsten Tiefpass ein Verstärker und ein Spannungebegrenzer nachgeschaltet ist.

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