DE1513206A1 - Positionsmesswandler - Google Patents

Description

Anmelderin; Stuttgart, den 16. Juni 1965

Inductosyn Oorporation P 1212 S/W 729 Worth Garson Street
Carson City, Nev. (USA)

Positionsmeßwandler

Die Erfindung bezieht sich auf einen Positiontnneßwandler variabler Geschwindigkeit und hat zur Aufgabe, eine MeS-wandleranordnung zu schaffen, die mit einer beliebigen von mehreren Greeahwindlgkeiten betrieben werden kann.

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Durch die Erfindung wird eine PoBitionemeßwandlerAnordnung geschaffen, die von einer Vielzahl individueller Positionsmeöwandler und einer Schaltanordnung Gebrauch macht, um die einzelnen Meßwandler miteinander zu verbinden und eine beliebige von mehreren resultierenden Wandlergeechwindigkeiten zu erzeugen, von denen jede die algebraische Summe der Geschwindigkeiten der einzelnen Transformatoren ist.

PositionsmeSwandler in-Form von Drehmeldern wie Resolvern, Selsyn und Inductosyn (Warenzeichen) und anderen weisen gegeneinander bewegbare Glieder auf, die Windungen mit zwei oder mehr Polen haben. Bei zwei Polen wird bei jeder Umdrehung zwischen den Wicklungen des Wandlers eine Periode der Kopplungswelle erzeugt· Dies wurde als Feld mit einfacher Geschwindigkeit bezeichnet. Wenn eine Vielzahl von Polen benutzt wird, wie beispieleweise vierundfünfzig Pole, werden siebenundzwanzig Perioden der Koppelwelle pro Umdrehung erzeugt und man spricht von einer Anordnung mit 27faoher Geschwindigkeit. Demnach bezeichnet der Ausdruck "Geschwindigkeit", wenn er bei Positionsmeßwandlern angewendet wird, die Anzahl der Perioden der Kopplungswelle pro Umdrehung.

Nach der Erfindung sind die Positionsmeßwandler als

ο/·

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ORiQlMAL !MSPECTED

Resolver ausgebildet und haben mehrphasige Eingangsund Auegangswindungen mit einem gemeinsamen Antrieb, die in verschiedenen Kombinationen miteinander verbunden werden können, um eine Anzahl verschiedener Traneformationsgeschwindigkeiten zu bilden.

Es wird eine vergleichsweise kleine Anzahl von Meßwandlern so angeordnet, daß eine große Anzahl verschiedener Geschwindigkeiten gebildet werden kann. Nach einem Merkmal der Erfindung wird eine kleine Anzahl von Positionsmeßwandlern vorgesehen, beispielsweise vier, deren Geschwindigkeiten sich entsprechend aufeinanderfolgenden Potenzen von drei unterscheiden (Tertiärsystem) Es sind Schalter vorgesehen, um diese Transformatoren in verschiedenen Kombinationen miteinander zu verbinden und dadurch eine große Anzahl von Geschwindigkeiten zu schaffen, wie beispielsweise vierzig verschiedene Geschwindigkeiten von 1 bis 40.

Die Positionsmeßwandler, die bei der erfindungsgemäßen Anordnung Verwendung finden, können Resolver mit zweiphaeigen Eingangs- und Ausgangswicklungen sein, wie sie in Fig. 1 des USA-Patentes 2 950 427 mit 23 bezeichnet sind. Diese Resolver können mehr als zwei Phasen haben und die Verbesserungen enthalten, die in dem USA-Patent

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2 799 835 behandelt sind.

Da die Meßwandler-Anordnung nach der Erfindung einen PositionBmeßwandler mit einer auegewählten Anzahl von Polen oder Geschwindigkeiten bildet, kann diese Anordnung für jeden Zweck benutzt werden, zu dem sonst auch ein Positionsmeßwandler verwendet wird, wie es in dem oben erwähnten USA-Patent 2 799 835 behandelt ist. Weiterhin kann die Anordnung nach der Erfindung, bei der die Wandler Rotoren auf einer Welle aufweisen, mit einer gleichartigen Anordnung, die Motoren auf einer anderen Weile aufweist, in der Weise kombiniert werden, daß die beiden Wandler-Anordnungen verbunden und auf Null gestellt werden und das resultierende Fehlersignal dazu benutzt wird, ein genaues Verhältnis der Wellengesohwindigkeiten einzuregeln, wie ee in der deutschen Patentanmeldung ... (Aktenzeichen wird noch angegeben) beschrieben und beansprucht ist.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigen:

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Fig. 1 eine schematisehe Darstellung einer Positionsmeßwandler-Anordnung nach der Erfindung mit Schaltern, die zur Verbindung der Heßwandler in verschiedenen Kombinationen dienen, um entsprechend der Erfindung eine Anzahl verschiedener Geschwindigkeitsverhältnisse für eine Welle zu bilden,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Anordnung nach Fig. 1 zur Veranschaulichung eines typischen Beispieles, bei dem durch eine ausgewählte Schalterstellung ein bestimmter Geschwindigkeitswert erzeugt wird,

Fig. 3 eine detaillierte Darstellung von drei Schaltern, die zwischen benachbarten Wandlern in den Fig. 1 und 2 benutzt werden und von denen ein Schalter dazu dient, das der einen Phase des folgenden Wandlers zugeführte Signal umzukehren, während die anderen Schalter dazu dienen, einen bestimmten Wandler zu umgehen oder hinzuzuschalten, wobei die sich ergebende Wandlergeechwindigkeit die algebraische Summe der Geschwindigkeiten der einzelnen Transformatoren ist, und

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Fig. 4 eine schematische Darstellung der einer Welle zugeordneten Wandler wie bei den Fig. 1 und 2 zur Veranschaulichung einer typischen Verbindung der Wandler zur Erzielung eines anderen bestimmten Wertes einer großen Anzahl von möglichen Wandlergeschwindigkeiten·

In der Zeichnung stellen die Glieder R1 bis K4 Positionsmeßwandler in der Form von Reeolvern dar. Jeder der Positionsmeßwandler R1 bis R4 hat eine mehrphasige Eingangswicklung ι von denen zwei Wicklungen 1 und 2 in Fig. 3 dargestellt sind, und mehrphasige Auegangswicklungen 3 und 4. Der in den Fig. 1, 2 und 4 dargestellte Oszillator 20 dient in bekannter Weise zur Speisung der mehrphasigen Eingänge.

Wie aus den Fig. 1, 2 und 4 ersichtlich, weisen die Wandler R1 bis R4 auf einer Welle 5 angeordnete Rotoren auf. Die der Welle 5 zugeordneten Wandler R1 bis R4 können als Gruppe oder Reihe 15 bezeichnet werden. Ss sind Schalter S1 bis S8 vorgesehen, um einen oder mehrere der Wandler der Gruppe 15 in Kaskade su schalten oder den Ausgang mit einer Umgehungsleitung, wie den Leitungen 12 oder 13 (Fig. 3) zu verbinden. Weitere Schalter RS1 bis RS4 sind zur Umkehrung einer Phase des

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mehrphasigen Einganges vorgesehen. Eine typische Einzelheit dieser Schalter ist in Fig. 3 dargestellt, die die Schalter zwischen den Wandlern R3 und R4 zeigt. Wenn die Arme 7 des Schalters RS4 an den Kontakten 8 anliegen, ist die Ausgangswioklung 4 des Wandlers R4 in einem Sinne mit einer Phase 9 der Eingangewicklung des Wandlers R3 verbunden. Wenn die Arme 7 in der anderen Stellung an den Kontakten 11 anliegen, ist der Eingang der Wicklung 4 im umgekehrten Sinne mit der Wicklung 9 verbunden. Die Schalter S6 und S7 verbinden in der in Fig. 3 gezeigten Stellung den Wandler R4 in Kaskade mit dem Wandler K3, wobei die mehrphasigen Wicklungen 3 und 4 des Wandlers R4 so geschaltet sind, daß sie den mehrphasigen Wicklungen 10 und 9 des Wandlers R3 ein Eingangssignal zufuhren. Der Wandler R3 wird umgangen, wenn die Schalter S6 und S7 ihre andere Stellung einnehmen, wobei die Ausgänge des Wandlers R4 mit den Leitungen 12 und 13 verbunden sind.

Wie aus den Fig. 2 und 4 ersichtlich, nimmt die Geschwindigkeit der Wandler R1 bis R4 von rechts nach links entsprechend den Potenzen von drei zu. Der Wandler R1 hat eine Geschwindigkeit von 1, der Wandler R2 eine Geschwindigkeit von 3, der Wandler R3 eine Geschwindigkeit von 9 und der Wandler R4 eine Geschwindigkeit von 27.

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In diesem Falle wäre die Anzähl der Pole der Wandler R1 bis R4 jeweils 2, 6, 18 und 54.

Bei der speziellen Anordnung nach Pig. 2 ist in der Gruppe 15 der Wandler R4 in Kaskade zu dem Wandler R2 geschaltet, während die Wandler R3 und R1 umgangen werden. Infolgedessen beträgt die resultierende Geschwindigkeit 27 + 3 ■ 30.

Die folgende Tafel zeigt, daß die Geschwindigkeitswerte der Wandler R1 bis R4 es möglich machen, eine Folge resultierender Geschwindigkeiten von 1 bis 40 zu erzielen. Diese Tafel zeigt weiterhin einen Gesohwindigkeitswert 81 für einen fünften, nicht dargestellten Wandler, der in der Tafel nur dazu benutzt wird, eine weitere resultierende Geschwindigkeit 41 zu bilden. Se ist jedoch offensichtlich, daß der Wandler mit der Geschwindigkeit 81 mit den anderen vier Wandlern kombiniert werden kann, um eine Gesamtheit von 1 +3+9+27 + 81 = 121 möglicher Geschwindigkeiten zu bilden.

ORIGINAL INSPECTED

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T A	F	E	L	2	6	18	54	162
der				1	3	9	27	81

Anzahl der Pole

Geschwindigkeiten der
einzelnen Wandler

Resultierende Geschwindigkeit

1 +

2 +

3 +

6 +

8 +

9 +

10 + +

11 -fr +

12 + +

13 + + +

H +

15 +

17 *

18 +

19 + - j-

22 ι- ¥ - +

23 - - +

24 +

25 + - +

26 - +

27 +

28 + +

29 »· +

30 + +

31 * s- +

35 + +

36 + +

37 + + +

41 - -

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- ίο -

Die Anzahl der Wandler in der Gruppe 15 kann minimal 1 und maximal jede beliebige Zahl betragen. Das Geschwindigkeitsverhältnis der Wandler in einer Gruppe kann auch nach jedem anderen System ale dem beschriebenen und dargestellten Tertiärsystem variiert werden, jedoch wird dieses Tertiärsystem bevorzugt, weil es ermöglicht, vierzig verschiedene Wandlergeschwindigkeiten bei Benutzung von nur vier Wandlern zu erzielen.

Pig. 4 zeigt ein typisches Beispiel, bei dem die verschiedenen Schalter so gestellt sind, daß die Wandler R1 bis R4 eine resultierende Geschwindigkeit von 19 ergeben. Die Tafel zeigt, daß sich 19 aus 1+27-9 ergibt, wobei der Wandler R 3 umgangen wird, alBo den Beitrag Null leistet.

Dies ist in Fig. 4 so ausgeführt, daß der Wandler R4 ein Signal an den Wandler R5 liefert, wobei der ümkehrbchalter RS4 das der Wicklung 10 einer Phase des Wandlers R3 zugeführte Signal umkehrt, während der Wandler R3 sein Ausgangssignal dem Eingang des Wandlers R1 unter Umgehung des Wandlers R2 zuführt. Die Geschwindigkeit und die Anzahl der Pole der Wandler R1 bis R4 ist unterhalb jedem Wandler in ?ig. 4 angegeben.

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Die Erfindung läßt verschiedene Abwandlungen von den dargestellten Aueführungsbeispielen zu. Beispielsweise kann der Oszillator 20 einen bestimmten Wert des Stromes für jede Phase liefern, der fUr eine entsprechende Winkelstellung der Welle 5 charakteristisch ist, und der Fehlerstrom, der von dem Fehlerverstärker 16 der Fig. 1 und 2 oder dem Fehlerverstärker 17 nach ?ig. 4 geliefert wird, stellt die Abweichung der Welle 5 von der durch das Eingangssignal 20 bezeichneten Winkelstellung dar, sofern eine solche Abweichung vorhanden ist. Es kann auch eine andere Serie von Wandlern mit einer anderen Welle verbunden sein und es können die beiden Serien in Kaskade geschaltet sein, um einen Fehlerstrom zu liefern, der für das Gesohwindigkeitsverhältnis der Wellen charakteristisch ist, wie es oben angegeben wurde. Endlich kann sich auch die Geschwindigkeit der Wandler progressiv naoh einem anderen System als dem Tertiäreystem ändern. Bei abgewandelten Anordnungen brauchen dann nur einzelne der Erfindungsmerkmale fUr sich vorhanden zu sein, es können aber auch mehrere in beliebiger Kombination Anwendung finden.

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Claims (6)

Patentansprüche

1) Posit ionsmeßwandler-^Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Positionsmeßwandler (R 1 bis R4) mit verschiedenen Geschwindigkeiten, wobei die Geschwindigkeit der halben Anzahl der Pole gleich ist, vorgesehen sind, von denen jeder Wandler relativ zueinander bewegliche Glieder aufweist, daß die beweglichen Glieder der Meßwandler einen gemeinsamen Antrieb (5) haben, daß mit den beweglichen Gliedern Eingänge- und Ausgangewicklungen zusammenwirken, von denen je eine Wicklung eines jeden Wandlers eine mehrphasige Wicklung ist, und daß mindestens die Wicklungen von zweien der Wandler in Kaskade geschaltet sind, so daß die Geschwindigkeit der miteinander verbundenen Wandler die algebraische Summe der Einzelgeschwindigkeiten jedes der miteinander verbundenen Wandler ist.

2) Wandler-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (R 1 bis R4) progressiv zunehmende Geschwindigkeiten haben.

3) Wandler-Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlergeschwindigkeiten der Progression 3°, 3¹» ... 3ⁿ folgen.

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4) Wandler-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Schalter (S1 bis S8) vorgesehen sind, um eine gewünschte Auswahl von Wandlern in Kaskade zu schalten und die übrigen Wandler zu umgehen, und weitere Schalter (RS1 bis RS4), um nach Wahl die Polung der Verbindungen zwischen beliebigen benachbarten Wandlern umzukehrenο

5) Wandler-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler je einen Rotor und einen Stator aufweisen und die Rotoren aller Wandler auf einer gemeinsamen Welle (5) angeordnet sind.

6) Wandler-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingangsschaltung (20) mit einem Schwingungsgenerator vorgesehen ist, die mittels Schaltern an die Eingangswicklung eines beliebigen Wandlers anschließbar ist, und eine Ausgangsschaltung (16; 17), die mittels weiterer Schalter mit der Auegangswicklung eines beliebigen Wandlers verbindbar ist.

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