DE1807864A1

DE1807864A1 - Analog-Digital-Umsetzer

Info

Publication number: DE1807864A1
Application number: DE19681807864
Authority: DE
Inventors: Walter Kranz
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1968-11-08
Filing date: 1968-11-08
Publication date: 1970-05-27
Also published as: FR2022871A7; CH496899A

Description

Messerschmitt-Bölkow Ottobrunn, 7.N0V.1968

Gesellschaft mit beschränkter Haftung BP 782 Ottobrunn bei München SXl Me/gö

Analog-Digital-Umsetzer

Die Erfindung bezieht sich auf einen Analog-Digital-Umsetzer zur Stellungsanzeige eines beweglichen Teils gegenüber einer festen Referenzmarke mit Hilfe von Fluid-Bausteinen und einer mit dem beweglichen Teil verbundenen Lochblende»

Derartige mit Fluid-Bausteinen arbeitende Analog-Digital-Umsetzer sind z.B. aus der US-Patentschrift 3 202 18O bekannt. Bei diesem bekannten Umsetzer unterbricht eine mit gleichmäßig über den Umfang verteilten Bohrungen versehene Lochblende einen Fluid-Kanal, so daß durch das abwechselnde Hindurchlassen bzw. Sperren eines den Fluid-Kanal durchströmenden Mediums am Ausgang des Fluid-Kanals Druckimpulse erzeugt werden» Diese bei sich drehender Lochblende auftretenden Impulse werden über eine geeignete, vorzugsweise ebenfalls mit

009822/1171 -2-

Fluid-Bausteinen aufgebaute logische Schaltung gezählt, so daß durch den jeweils angezeigten Zählerstand eine bestimmte Drehstellung der Lochblende bzw. des mit ihr verbundenen beweglichen Teils angegeben wird.

Mit diesem bekannten Umsetzer ist daher nur eine Angabe der relativen Drehstellung eines beweglichen Teils bezogen auf eine bestimmte Startstellung möglich, jedoch keine absolute Messung der Stellung des beweglichen Teils.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Analog-Digital-Umsetzer, der ausschließlich mit Fluid-Bausteinen aufgebaut und daher keine elektrischen Bauteile enthält, zu schaffen, mit dessen Hilfe eine absolute Stellungsanzeige eines beweglichen Teils möglich ist, wobei jeder einzelnen Stellung dieses beweglichen Teils ein jederzeit reproduzierbares digitales Signal zugeordnet ist.

Ausgehend von einem Analog-Digital-Umsetzer der vorstehend genannten Art, ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Lochblende in an sich bekannter Weise mehrere Spuren aufweist, die durch in der Lochblende jeweils mit unterschiedlichen Abständen angeordnete Löcher gebildet sind, und daß jeder Spur ein unabhängiger, aus einer gemeinsamen Quelle gespeister Fluid-Kanal zugeordnet ist, der von der Lochblende unterbrochen und jeweils mit dem Steuereingang eines monostabilen Fluid-Elements verbunden ist.

Durch die Verwendung einer für sich-bekannten mehrspurigen Lochblende und die gleichzeitige Abtastung jeder dieser Spuren durch einen ihnen individuell zugeordneten Fluid-Kanal ist eine absolute Stellungsanzeige eines beweglichen Teils gegenüber einer durch öle feststehenden Fluld-Kanäle gegebenen Referenzmarke möglich» Durch die annüiernd beliebige Verteilung von Löchern innerhalb der einzelnen Spuren der Lochblende kann die jeweilige Stellung des drehbeweglietien Teils

-3-009822/1176

—3 in jedem geeigneten Kode digital angezeigt werden.

Da der Querschnitt der Fluid-Kanäle sehr klein gemacht werden kann, ist gegenüber den mit elektrischen oder lichtelektrischen Abtastern arbeitenden vergleichbaren Analog-Digital-Umsetzern e^ne erheblich größere Auflösung der Stellungsanzeige möglich, wobei die Abmessungen der Löcher und der Abstände zwischen ihnen entsprechend klein.zu wählen sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Breite der Löcher und die Breite ihrer Abstände in Bewegungsrichtung der Lochblende von Spur zu Spur verdoppelt« Mit Hilfe einer solchen für sich z.B. aus der DAS 1 I89 626 bekannten Lochblende ist eine direkte digitale Anzeige der jeweiligen Drehstellung eines beweglichen Teils als reine Dualzahl in paralleler Form möglich. Diese Dualzahl 1st dabei direkt an den Ausgängen der monostabilen Fluid-Elemente abzulesen, von denen jedes einzelne je nach Stellung der Lochblende binäres 1- bzw. O-Signal abgibt. Grundsätzlich steht diese Dualzahl auch bereits an den Ausgängen der Fluidkanäle an, jedoch schwankt der Pegel der an diesen Ausgängen anstehenden Signale bedingt durch die Zwischenstellungen der Lochblende innerhalb gewisser Grenzen, so daß sich die Nachschaltung der monostabilen Fluid-Elemente als Verstärker und Begrenzer empfiehlt.

Der gemäß der Erfindung ausgebildete Analog-Digital-Umsetzer eignet sich sowohl zur Stellungsanzeige translatorisch als auch drehbewegter Teile. Im ersteren Fall ist die Lochblende als längliche Platte ausgebildet, wobei sich die einzelnen Spuren parallel in Längsrichtung der Platte erstrecken. Im zweiten Fall ist die Lochblende als Scheibe ausgeführt, wobei die einzelnen Spuren längs Kreislinien dieser Scheibe verlaufen und die Spur mit der feinsten Teilung von Löchern und Abständen auf der Kreislinie mit dem größten Durchmesser liegt.

-4-009822/1176

Bei einer bevorzugten Anwendung des Analog-Digital-Umsetzers ist der mit der Lochblende verbundene bewegliche Teil ein Lagekreisel eines fernlenkbaren Plugkörpers. Die die Referenzmarke festlegenden Fluid-Kanäle sind starr mit der Flugkörperzelle verbunden, wobei an den Ausgängen der monostabilen Fluid-Elemente die jeweilige Lage des Flugkörpers gegenüber der Kreiselrichtung als digitales Signal in paralleler Form ablesbar ist.

Mit Hilfe dieses in Verbindung mit einem Flugkörper benutzten Analog-Digital-Umsetzers ist es möglich, den Lenk- und auch Flugkörperregelkreis eines fernlenkbaren Flugkörpers annähernd ohne elektrische Bauelemente fast ausschließlich aus Fluid-Bausteinen aufzubauen. Ein solcher Flugkörper ist daher weitgehend unempfindlich gegenüber gezielten elektromagnetischen Störaktionen eines Gegners bzw. der in einem Gefechtsfeld evtl. auftretenden radioaktiven Strahlung.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Im einzelnen zeigen: ,

Figur 1 schematisch eine Ausführungsform des gemäß der Erfindung ausgebildeten Analog-Digital-Umsetzers mit einer scheibenförmigen Lochblende;

Figur 2 einen Ausschnitt einer länglichen Lochblende mit einzelnen Spuren zur Stellungsanzeige eines beweglichen Teils in Form einer reinen Dualzahl und

Figur 3 die Anordnung des in Figur 1 gezeigten Analog-Digital-Umsetzers zusammen mit einem Lagekreisel in einem Flugkörper.

-R-

009822/1178

Der Analog-Digital-Umsetzer besteht aus einem Gehäuse 1,' das über eine Leitung 2 mit einem unter Druck stehenden gasförmigen oder flüssigen Medium versorgt wird. Von dem Gehäuse 1 zweigt eine Reihe von Fluid-Kanälen 30,31,32,33,34,35, 3o,37i33 ^und 39 ab, die jeweils aus einem sich gegenüberstehenden Düsenpaar 'bestehen. Zwischen den Düsen aller dieser Fluid-Kanäle bewegt sich eine Lochblende h, die in dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eine von einer Welle 5 angetriebene Scheibe ist. Die Fluid-Kanäle 30 bis 39 sind nun derart angeordnet, daß sie vorzugsweise alle in einer die Scheibe in einem Radius senkrecht durchdringenden Ebene liegen. Auf diese Weise wird von den Fluid-Kanälen jeweils eine der von innen nach außen auf der Scheibe kreisförmig angeordneten Spuren abgetastet. Jeder der Fluid-Kanäle ist mit seinem anderen Ende, d.h. mit der nicht mit dem Gehäuse 1 verbundenen Düse,mit je einem monostabilen Fluid-Element 60 bis 69 verbunden, die in hier nicht näher dargestellter Weise über einen Kanal 7 von dem Druckmedium gespeist werden. Jedes der monostabilen Fluid-Elemente oO bis 69 weist zwei Signalausgänge auf, die gegeneinander inverse binäre Signale abgeben.

In Figur 2 ist ein Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels der in Figur 1 dargestellten Lochblende in abgerollter und verzerrter Form bzw. einer länglichen Lochblende gezeigt. Bei dem hier gewählten Beispiel verfügt die Lochblende über zehn Spuren, auf denen in an sich bekannter Weise Löcher und Abstände so angeordnet sind, daß bei gleichzeitiger Abtastung aller Spuren eine absolute Stellungsanzeige eines mit der Lochblende verbundenen beweglichen Teils in Form einer -reinen Dualzahl möglich ist.

Bewegt sich daher die eine in Figur 2 gezeigte Spurenanordnung aufweisende Lochblende 4 aufgrund der Drehbewegung der Welle 5 zwischen den sich gegenüberstehenden Düsenpaaren der

-6-009822/1176 BAD ORIGINAL

Fluid-Kanäle 30 bis 39 hindurch, so ist In jeder Drehstellung der Lochblende 4 ein bestimmtes, der jeweiligen Drehstellung reproduzierbar zugeordnetes Ausgangssignal an den Ausgängen der monostabilen Fluid-Elemente 60 bis 69 ablesbar. Bei der in Figur 1 gezeigten Drehstellung der Lechblende 4, die in Figur 2 durch die strichpunktierte Linie angegeben ist/ kann das Druckmedium vom Gehäuse 1 lediglich über die Fluid-Kanäle 30, 32 und 33 die ihnen zugeordneten monostabilen Fluid-Elemente 60, 62 und 63 beeinflussen. Die monostabilen Fluid-Elemente όΟ, 62 und 63 werden daher in ihre instabile Schaltstellung umgeschaltet, die jeweils nur so lange beibehalten wird, wie die mit den Fluid-Kanälen verbundenen Steuereingänge Druckmedium erhalten.

An den Ausgängen aller monostabilen Fluid-Elemente erscheint daher als digitales Signal die Dualzahl I3 in paralleler Form, die die in Figur 1 dargestellte Drehstellung der Scheibe 4 angibt.

Ein in Figur 3 schematisch angedeuteter Flugkörper 10 weist einen die Lage des Flugkörpers gegenüber seiner Nickachse feststellenden Kreiselrotor 11 auf, der in einem Rahmen 12 gelagert ist. Der Kreiselrahmen 12 ist seinerseits in mit der Flugkörperzelle starr verbundenen Lagern 13 drehbeweglich gehalten. Auf der Drehachse 5 des Rahmens 12 befindet sich die bereits in Figur 1 gezeigte Lochblende k, die die Fluid-Kanäle 30 bis 59 unterbricht. Das mit den Eingängen der Fluid-Kanäle 30 bis 39 verbundene' Gehäuse 1 wird von einer Druckmediumquelle lh gespeist. Die mit den Ausgängen der Fluid-Kanäle verbundenen monostabilen Fluid-Elemente oO bis 69 sind mit einer hier nicht näher dargestellten Regellogik zur Lenkung des Flugkörpers 10 verbunden, die ebenfalls ausschließlich mit Fluid-Bausteinen aufgebaut ist.

8AO ORIGINAL

0098 2 2/1178

Bei einer Bewegung des Flugkörpers 10 um seine Nickachse bleibt die Achse des Kreiselrotors 11 raumfest, d.h, der Kreiselrahmen 12 dreht sich in seinen Lagern 1? relativ zur Flugkörperzelle« Da die Lochblende 4 fest mit der Achse 5 des Kreiselrahmens 12 verbunden ist, führt auch die Lochblende 4 eine Drehung relativ zum Flugkörper 10 aus, so daß durch die flugkörperfest angeordneten Fluid-Kanäle eine digitale Stellungsanzeige des Kreiselrahmens ,12 gegenüber der Flugkörperzelle 10 in der anhand der Figur 1 'erläuterten Weise möglich ist. An den Ausgängen der rnonostabilen Fluid-Elemente bis 69 erscheint daher ein digitales Signal in paralleler Form als Anzeige des jeweiligen Winkels zwischen der Längsachse des Flugkörpers und der Nickebene, die durch den Lagekreisel 11 als raumfeste Bezugsebene festgelegt ist. Dieses digitale Ausgangssignal wird dann durch die vorzugsweise aus Fluid-Bausteinen aufgebaute Regellogik 15 in geeigneter Weise weiterverarbeitet.

Da in den seltensten Fällen eine solche Lageanzeige des Flugkörpers gegenüber einer raumfesten Kreiselrichtung über ;56O Winkeigrad erfolgt, wird meist an Stelle der kreisförmigen Lochblende lediglieh ein Segment erforderlicher Breite verwende t, so daß weniger Spuren und damit auch weniger Fluid-Kanäle und Fluid-Elemente erforderlich sind als in dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel gezeigt sind.

Patentansprüche:

009822/1176

Claims

Messerschmitt-Bölkow Ottobrunn, 7.N0V.1968 Gesellschaft mit beschränkter Haftung BP 782 Ottobrunn bei München SXl Me/gö Patentansprüche

1. Analog-Digital-Umsetzer zur Stellungsanzeige eines beweglichen Teils gegenüber einer festen Referenzmarke mit Hilfe von Fluid-Bausteinen und einer mit dem beweglichen Teil verbundenen Lochblende, dadurch g e k e η η ζ e i ohne t-, daß die Lochblende (4) in an sich bekannter Weise mehrere Spuren (4o,4l bis 49) aufweist, die durch in der Lochblende (4) jeweils mit unterschiedlichen Abständen angeordnete Löcher gebildet sind, und daß jeder Spur (40 bis 49) ein unabhängiger aus einer gemeinsamen Quelle (14) gespeister Fluid-Kanal (JO bis 59) zugeordnet ist, der von der Lochblende (4) unterbrochen und jeweils mit dem Steuereingang eines monostabilen Fluid-Elements (60 bis 69) verbunden ist»

2. Analog-Digital-Umsetzer nach Anspruch 1,- dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Löcher und die Breite ihrer Abstände in Bewegungsrichtung der Lochblende (4) von Spur (z.B. 40) zu Spur (z.B.41) verdoppelt ist*

3. Analog-Digital-Umsetzer nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzei c h net , daß die Lochblende (4) eine drehbare Scheibe ist.

4. Analog-Digital-Umsetzer nach den Ansprüchen 1 bis 3* dadurch g e k e η .η ζ e i c h.n e t ,. daß der mit der Lochblende (4) verbundene bewegliche Teil ein Lagekrei-/

0 9-8 22/1176

— Q —

sei (5,11,12) eines fernlenkbaren Plugkörpers (10)
ist und daß die die Referenzmarke festlegenden Fluid-Kanäle (30 bis 39) starr mit der Plugkörperzelle (10) verbunden sind, wobei an den Ausgängen der monostabilen Fluid-Elemente (60 bis 69) die jeweilige Lage des Plugkörpers (10) 'gegenüber der Kreiselrichtung als digitales Signal in paralleler Form ablesbar ist.

003822/1176