DE1909455B1

DE1909455B1 - Electromagnetic angle pick-up and torque transmitter

Info

Publication number: DE1909455B1
Application number: DE19691909455
Authority: DE
Inventors: Herbert Binder; Delaney Robert V
Original assignee: Singer General Precision Inc
Current assignee: Singer General Precision Inc
Priority date: 1969-02-25
Filing date: 1969-02-25
Publication date: 1970-08-06

Description

11 22

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen angeordnet und gleichsinnig in Reihe geschaltetThe invention relates to an electromagnetic arranged and connected in series in the same direction Winkelabgriff und Drehmomentgeber für den Rotor und bilden Zweige einer Brückenschalnmg;Angle pick-up and torque transmitter for the rotor and form branches of a bridge structure;

emes Kreisels. _c) die Gleichstromwicklungen zur Erzeugung einesemes gyro. _c ) the DC windings to generate a

Es ist bekannt, emen Winkelabgriff und emen Drehmoments sind auf den ungegabelten EndenIt is known that an angle pick-up and a torque are on the forked ends

Drehmomentgeber bauSch so zu vereinigen, daß ge- 5 angeordnet und gegensinnig in Reihe geschaltet; memsame Magnetkerne für tade Vorrichtungen be- jg^ and anf den ungegabelten Enden Hüfs-Combine torque transducers BauSch in such a way that they are 5 arranged and connected in series in opposite directions; memsame magnetic cores for all devices bejg ^ and at the unbifurcated ends hip

nutzt werden können. Ze diesem Zwecke sind auf errcg angeordnet, die gleichsinnigcan be used. For this purpose errcg are arranged in the same direction

den gemeinsamen Magnetkernen einerseits Wechsel· _m ^₆J₀₆ geschaltet und konstant mit Gieich-the common magnetic cores on the one hand alternation _m ^ ₆ J ₀₆ switched and constant with Gieich-

stromwicklungen zur Gewinnung eines Winkelsignals strom erregt sind,current windings are energized to generate an angle signal,

und andererseits Gleichcklungen zur Er- ioand on the other hand, equivalences with the result

zeugong emes Drehmoments vorgesehen. Der Winkel- En Vergleich der erfindungsgemäßen mit der be-Zeugong emes torque provided. The angle En comparison of the invention with the

abgriff arbeitet somit auf Grund der ug eines kannten Vorrichtung führt zu dem Ergebnis, daß die magnetischen Wecnseiflnsses, wobei durrh die gesonderte Wechselstromerregerwicklung entfällt und Schwenkbewegung des Kreiselrotors der Widerstand daß die gesonderte Gleichstromerregung der Gabeides Magnetkreises verändert wird, während der 15 arme durch eine einfache Gleichstromerregung des Drehmomentgeber auf Grund der Erzeugung eines ganzen Kerns ersetzt ist. Es kann sogar, nachdem magnetischen Gleichflusses arbeitet, der auf des eine getrennte Gleicbstromerregung der Gabelarme Rotor anziehend wirkt. nicht mehr erforderlich ist, die Wechseisirom-tap thus works on the basis of the below of a known device leads to the result that the magnetic alternating liquid, whereby the separate alternating current excitation winding is omitted and Pivoting movement of the gyro rotor the resistance that the separate DC excitation of the Gabeide magnetic circuit is changed, while the 15 poor by a simple DC excitation of the Torque sensor is replaced due to the generation of a whole core. It may even after DC magnetic flux works, which is based on a separate DC excitation of the fork arms The rotor has an attractive effect. is no longer necessary, the alternating ice

Bei der bekannten Vorrkfatune (USA.-Patent- erregung der Gabelarme mit einer einzigen, auf schrift 3 «07 540) werden die Magnetkerne durch *» einem der beiden Arme angeordneten Wicklung vorSegmente eines Ringes gebildet, der den Kreiselrotor genommen werden.With the well-known Vorrkfatune (USA.-patent excitation of the fork arms with a single, on script 3 «07 540) the magnetic cores are formed by *» one of the two arms arranged winding in front of segments of a ring, which are taken from the gyro rotor.

konzentrisch umgibt. Eine Untersuchung der Magnet- Wenn der Kreiselrotor allseitig frei schwenkbarsurrounds concentrically. An examination of the magnetic If the gyro rotor can pivot freely in all directions

flüsse zeigt indessen, daß die Ringsegmente auch in gelagert ist, dann können, wie es auch im Zusammendiskrete Polstücke aufgelöst werden können, die ein hang mit dem bekannten baulich vereinigten Winkelin einem äußeren magnetischen Rückschlußring be- 35 abgriff und Drehmomentgeber vorgesehen war, die festigtes ungegabeites Ende und ein dem Außenrand Schwenkbewegungen bezüglich zweier zueinander des Rotors gegenüberstehendes gegabeltes Ende auf- und zur Mittelachse senkrechter Achsen durch Anweisen. Zwei einander diametral gegenüberstehende Ordnung von zwei erfindungsgemäßen Vorrichtungen bewickelte Polstücke wirken zusammen, um bezug- längs dieser Achsen meßbar und beeinflußbar gelich einer senkrecht zu der Verbindungslinie ver- 30 macht werden. In diesem Fall kann auch ohne laufenden Schwenkachse des Rotors den Schwenk- weiteres ein bekanntes Verfahren der Abtriftwinkel festzustellen und gegebenenfalls ein Dreh- bekämpfung durchgeführt werden, welches dann ben.oment einzugeben. steht, die Winkelorientierung des Rotors bezüglichfluxes shows, however, that the ring segments is also stored in, then can, as can also be resolved discrete pole pieces together, which tapped a slope with the known structurally combined angle in an external magnetic yoke ring and torque transducer was provided that Fixed ungegabeites end and one to the outer edge pivoting movements with respect to two to each other of the rotor opposite forked end up and axes perpendicular to the central axis by instruction. Two diametrically opposed orders of two devices according to the invention Coiled pole pieces work together in order to be able to be measured and influenced in relation to one another along these axes at right angles to the connecting line. In this case you can do without running swivel axis of the rotor to determine the swivel further a known method of the drift angle and, if necessary, an anti-rotation can be carried out, which can then be entered ben.oment. is related to the angular orientation of the rotor

Die bekannte Anordnung der Magnetkerne er- der einen Achse zu messen und ein entsprechendes fordert hinsichtlich des Winkelabgriffs neben zwei 35 Drehmoment auf die andere Achse zu geben, welches auf den Gabelannen befindlichen Abgriffwicklungen eine den Winkelausschlag vermindernde Präzession eine auf dem ungegabelten Ende befindliche Wechsel- des Rotors bewirkt Za diesem Zwecke wird das Stromerregerwicklung und hinsichtlich des Dreh- Winkelsignal des der einen Achse zugeordneten momentgebers neben einer auf dem ungegabelten Winkelabgriffs über einen Demodulator dem der Ende befindlichen Gleichstromerregerwicklung zwei 40 anderen Achse zugeordneten Drehmomentgeber zuauf den gegabelten Enden befindliche, mit Gleich- geführt.The known arrangement of the magnetic cores requires one axis to be measured and a corresponding one calls for torque on the other axis in addition to two 35 torque points with regard to the angle tap, which one On the fork sockets there is a precession that reduces the angular deflection an exchange of the rotor located on the forked end causes Za for this purpose it is Current excitation winding and with regard to the rotation angle signal of the one axis assigned moment sensor in addition to one on the non-bifurcated angle tap over a demodulator that of the At the end of the DC exciter winding, two torque transducers, assigned to another axis, at the forked ends, with directing.

strom gespeiste Hilrserregerwicklungen, mit denen Die Erfindung wird nachfolgend an einem Auseine konstante mittlere Erregung erzeugt wird. Die führungsbeispiel an Hand der Zeichnungen erläutert einerseits auf dem ungegabelten Ende, andererseits F i g. 1 zeigt die Draufsicht auf einen Kreisel mitcurrent-fed auxiliary exciter windings with which the invention is subsequently generated at a constant average excitation. The management example explained on the basis of the drawings on the one hand on the forked end, on the other hand F i g. 1 shows the top view of a gyro with

auf den Gabelarmen befindlichen Wicklungen kön- 45 der erfindungsgemäßen Anordnung; nen auch jeweils zu einer einzigen Wicklung ver- F i g. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 2-2Windings located on the fork arms can 45 of the arrangement according to the invention; A single winding is also available in each case. 2 shows a section along the line 2-2

einigt werden, die mit einem durch Überlagerung von der Fig. 1;be agreed upon with a by superimposition of Fig. 1;

Gleich- und Wechselstrom gebildeten Summenstrom Fig. 3 ist eine Schnittansicht gemäß der Linie3-3Direct and alternating current formed total current Fig. 3 is a sectional view along the line 3-3

gespeist werden. und zeigt Einzelheiten der zusammengesetzten Ab-be fed. and shows details of the composite

Nach der Erfindung wird eine andere räumliche so griff- und Stellelemente gemäß der Erfindung; Anordnung der Magnetkerne gewählt die zur Folge Fig. 4 zeigt eine elektrische Schaltung, die fürAccording to the invention, a different spatial so handle and adjusting elements according to the invention; Arrangement of the magnetic cores selected as a result. Fig. 4 shows an electrical circuit, which for

hat, daß der Wicklungsaufbau und die äußere elek- einen zweiachsigen Lagekreisel die gegenseitigen irische Scnaitung vereinfacht werden. Verbindungen zwischen den Aögrin- und Steii-has that the winding structure and the outer elec- a two-axis position gyro the mutual Irish language should be simplified. Connections between the Aögrin and Steii-

Erfindungsgemäß ist ein elektromagnetischer wicklungen zweier Elemente sowie andere Schaltungs-WinkelabgrifT und Drehmomentgeber der genannten 55 maßnahmen zur Erzeugung eines bestimmten Stellvereinigten Bauart gekennzeichnet durch die Korn- Verhaltens des Kreisels enthält bination folgender Merkmale: Ia den Fig. 1 und 2 der Zeichnungen ist mit derAccording to the invention, an electromagnetic windings of two elements as well as other Schaltungs-WinkelabgrifT and torque transducer of the mentioned 55 measures for generating a certain variable type of construction characterized by the grain behavior of the gyro contains bination of the following features: Ia Figs. 1 and 2 of the drawings is with the

Bezugsziffer 10 ein erfindungsgemäßer Kreisel ins-Reference number 10 is a gyroscope according to the invention

a) Zwei einseitig gegabelte Magnetkerne sind par- gesamt bezeichnet Dieser Kreisel besitzt ein Gehäuse alle! zur Rotorachse gerichtet und symmetrisch 60 12, welches aus einem ferromagnetischen Werkstoff, zu dieser angeordnet, mit ihren ungegabelten wie Eisen oder Stahl, hergestellt ist, und einen Rotor Enden im magnetisch leitenden Kreiselgehäuse 14, der sich um die Achse 16 drehen soll (vgl. insbefestigt und stehen mit ihren gegabelten Enden besondere Fig. 2). Der Rotor 14 kann durch eine einem magnetisch leitenden Ring in einer Stirn- geeignete, jedoch nicht dargestellte Vorrichtung, wie fläche des Rotors gegenüber; 65 beispielsweise einen Elektromotor, angetrieben werden. Als Werkstoff für den Rotor 14 kann irgendeina) Two magnetic cores bifurcated on one side are designated as a whole. This gyro has a housing Everyone! directed to the rotor axis and symmetrical 60 12, which is made of a ferromagnetic material, arranged to this, with its unbifurcated like iron or steel, is made, and a rotor Ends in the magnetically conductive gyroscope housing 14, which is to rotate about the axis 16 (see. Insbefestigt and stand with their forked ends special Fig. 2). The rotor 14 can by a a magnetically conductive ring in a forehead suitable, but not shown device, such as face of the rotor opposite; 65 for example an electric motor. The material for the rotor 14 can be any

b) die Wechselstromwicklungen zur Gewinnung magnetischer Stoff dienen, oder es kann ein uneines Winkelsignals sind auf den Gabelannen magnetischer Werkstoff verwendet werden, wenn anb) the alternating current windings are used to generate magnetic material, or a non-angular signal can be used on the fork sockets of magnetic material when on

3 43 4

einer Stirnfläche des Rotors ein magnetischer Ring und 38 eines der Funküonselemente, die Luftspalieone end face of the rotor a magnetic ring and 38 one of the Funküonselemente, the air gap

18befesogtist. der sich mit den, Rotor dreht 44 und 46 zwischen den Polflächen 40 und 42 und18beesogtist. which rotates with the rotor 44 and 46 between the pole faces 40 and 42 and

Das Gehäuse 12 kann an einem Fahrzeug oder dem Ring 18 und schließt sich über dem Teii desThe housing 12 can be attached to a vehicle or the ring 18 and closes over the part of the

emer anderen Vorrichtung befestigt sein, deren Ringes, der im Augenblick zwischen den Ver-be attached to another device, the ring of which, at the moment between the

Onentieruog gemessen werden soll. Beim Betrieb des 5 Iängerungen der Polnachen 42 und 40 Hegt DerOnentieruog should be measured. When operating the 5 extensions of the poles 42 and 40 the Kreisels 10 kann der Rotor 14 aus seiner Null- Magnetkreis zur Ausübung des Drehmoments setztGyroscope 10 can set the rotor 14 from its zero magnetic circuit to exert the torque

stellung bezüglich des in Fig. 1 und 2 gezeigten Ge- sich zusammen aus folgenden Abschnittea:Position with respect to the structure shown in Fig. 1 and 2 is composed of the following sections a:

bauses LZ tappen. Eine solche Kippbewegung des dem Hauptkörper des Kems eines Funktions-tapping the building's LZ. Such a tilting movement of the main body of the core of a functional

Rruors «fit sich zerlegen in Kippkomponenten um elementes (beispielsweise 34),Rruors «fit to break down into tilting components around elementes (for example 34),

die Achsen 20 und 22, die m der F i g. 1 gezeigt sind _lo den beiden Armen 36 und 38 dieses Funktionsthe axes 20 and 22, the m of FIG. 1 are shown _lo the two arms 36 and 38 of this function

nnd die sowohl zueinander als auch zur Drehachse elementes,nnd the element of both to each other and to the axis of rotation,

16 se .fcrecht verlaufen. _den Spalten 44 und 46 zwischen den Polflächen 4016 se. Run right. _the gaps 44 and 46 between the pole faces 40

Der Kreisel enthält erfim arsgemäß eine Ein- und 42 und dem Ring 18,According to the invention, the gyro contains an input and 42 and the ring 18,

richtung, mit dir einmal das «rppen des Rotors 14 denjenigen TeUen des Ringes 18, die sich imdirection, with you the ripping of the rotor 14 to those parts of the ring 18 which are in the

um die Achsen ZO und 22 &"üut werden kann und 15 AugenbKck jeweils in entgegengesetzten Richtungenabout the axes ZO and 22 &"üut can be and 15 eyes each in opposite directions

mit der zum anderen <i«r ^cumoment auf den Rotor von den Verlängerungen der Polflächen 40 und 42with the moment on the rotor from the extensions of the pole faces 40 and 42

14 ausgeübt werdeL _ann, welches den Rotor zu aus zu dem näehstiiegenden Funktionselement er-14 can be exercised, which moves the rotor to the adjacent functional element.

einer Präzessior \ci«niaßt, z. B. zurück in seine strecken,a precedent, e.g. B. back in his tracks,

Nullstellung. Hu.. ^ sind Paare kombinierter Abgriff- den Luftspalten aber den Polflächen der benach-Zero position. Hu .. ^ are pairs of combined tapping - the air gaps but the pole faces of the adjacent

und Stellelemenie 24-26 und 28-30 an dem Ge- ao barten Funktionseiemi je,and control elements 24-26 and 28-30 on the given function

hüuse 12 befestigt, wie es besonders deutlich aus der dem Hauptkörper der benachbarten Funktions-hüuse 12 attached, as is particularly clear from the main body of the adjacent functional

F ι g. 2 hervorgeht Die Abgriff- und Stellelemente elemente und schließlichFig. 2 shows the tap and control elements and finally

werden so angeordnet, daß sie in der Nullstellung des dem ferromagnetischen Gehäuse 12 des Kreisels. Rotors 14 in axialer Richtung gleich weit vom Rotor Um das Kippen des Rotors um jede der Achsen entfernt sind. Bei jedem Paar der Elemente ist außer- 25 20 und 22 elektrisch zu erfassen, sind di Anne der dem das eine Element bezüglich des anderen Funktionselemente von elektrischen Wicklungen 48 Elementes symmetrisch angeordnet Dies bedeutet, und 50 umgeben. Es kann auch nur einer der Arme daß die Abgriff- und Stellelemente 24 und 26 jeweils eine solche elektrische Wicklung tragen. Wenn der gleich weit von der Achse 16 entfernt sind und beide Rotor 14 um eine der Achsen 20 und 22 kippt und auf der Achse 22 liegen. In ähnlicher Wjise sind die 30 die Spalten 44 und 46 unterschiedlich weit werden, Elemente 28 und 30 gleich weit von der Achse 16 ändert sich die magnetische Leitfähigkeit der Abgriffentfernt und liegen beide auf der Achse 20. kreise in den entgegengesetzt gegenüberliegendenare arranged so that they are in the zero position of the ferromagnetic housing 12 of the gyro. Rotor 14 in the axial direction equidistant from the rotor To allow the rotor to tilt about each of the axes are away. For each pair of elements, 20 and 22 must also be detected electrically, they are the one element with respect to the other functional element of electrical windings 48 Element arranged symmetrically This means and 50 surround. It can only be one of the arms that the tapping and adjusting elements 24 and 26 each carry such an electrical winding. If the are equidistant from the axis 16 and both rotor 14 tilts about one of the axes 20 and 22 and lie on the axis 22. In a similar way, the 30 columns 44 and 46 are of different widths, Elements 28 and 30 equidistant from the axis 16, the magnetic conductivity of the taps changes and both lie on the axis 20. circles in the oppositely opposite one another

Gemäß der Fig. 3 der Zeichnungen wie auch Funktionselementen auf unterschiedliche Weise. DieAccording to FIG. 3 of the drawings as well as functional elements in different ways. the

gemäß den Fi g. 1 und 2 besteht jedes der Abgriff- Impedanzen 48 und 50 ändern sich dementsprechendaccording to the Fi g. 1 and 2, each of the tap impedances 48 and 50 change accordingly

und Stellelemente 24 bis 30 aus einem Magnetkern 35 anders als die Impedanzen der Wicklungen 4ö'and adjusting elements 24 to 30 from a magnetic core 35 other than the impedances of the windings 40 '

32 mit einem Hauptkörper 34, der an einem Ende und 5V. 32 with a main body 34 extending at one end and 5V.

gegabelt ist und somit zwei Anne 36 und 38 bildet. Um eine elektrische Drehmomrnteingabe auf den jeder Kern 32 kann entweder aus einem soliden Rotor 14 zu erreichen, hat jedes Funktionselement, Stahlstück oder aus einer Vielzahl von Lamellen be- wie in der F i g. 3 gezeigt, eine Erregerwicklung S? stehen, die in irgendeiner geeigneten Weise zu- 40 und eine Steuerwicklung 54, die um den Hauptsammengehalten werden. Die Anne 36 und 38 be- körper 34 des Kerns 32 gelegt sind, sitzen jeweils am Ende eine flache Polfläche 40 Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei nun bzw- 42. die F i g. 4 herangezogen. In di**ser Figur wird dieis forked and thus forms two arms 36 and 38. In order to achieve an electrical torque input to which each core 32 can either come from a solid rotor 14, each functional element has a piece of steel or a large number of lamellae as shown in FIG. 3 shown, an excitation winding S? which are closed in any suitable manner and a control winding 54 which are held together around the main. The arms 36 and 38 are placed on the body 34 of the core 32, each has a flat pole face 40 at the end. 4 used. In this figure, the

Jedes der Abgriff- und Stellelemente 24 bis 30, die Zusammenschaltung und Speisung einerseits der zum fm folgenden kurz als Funktionselemente bezeichnet 45. Abgriff system gehörenden Wicklungen, z.B. 48 undEach of the tapping and adjusting elements 24 to 30, the interconnection and supply on the one hand to the f in the following briefly referred to as functional elements 45. Windings belonging to the tapping system, e.g. 48 and

werden, ist zur Herstellung eines guten magnetischen 50, andererseits der zum Drehmomentgebersystemis to produce a good magnetic 50, on the other hand that of the torque transducer system

Kontaktes rum Gehäuse 12 mit dem Hauptkörper 34 gehörenden Wicklungen, z. B. 52 und 54, für denKontaktes rum housing 12 with the main body 34 belonging windings, for. B. 52 and 54, for the

in das Gehäuu'; eingebettet, wie es am deutlichsten speziellen Fall gezeigt, daß nach Maßgabe einerin the housing; embedded, as is most clearly shown that according to a special case

aus der F i g. 2 hervorgeht. In dieser Stellung bilden Winkelabweichung um eine Achse eine Rückstellungfrom FIG. 2 shows. In this position, angular deviations around an axis form a reset

db Polflächen 40 und 42 jeweils mit dem Rins 18 50 durch eine entsprechende Drehmomenteingabe umdb pole faces 40 and 42 each with the rins 18 50 by a corresponding torque input

einen Luftspalt 44 bzw. 46. Auf Grund aer bis- die andere Achse erfolgen soll. In der F i g. 4 sindan air gap 44 or 46. Because of aer until the other axis is to be carried out. In FIG. 4 are

herigen Beschreibung kann leicht eingesehen werden, Einrelheiten der Funktioiiselemente 24 und 26 ver-The previous description can easily be seen, units of the functional elements 24 and 26

daS beim Kippen des Roiors 14 um eine der Achsen größen und schematisch dargestellt. Man erkennt,that when tilting the roof 14 about one of the axes is shown schematically and in terms of size. One recognises,

20 oder 22 der Rotor und somit der Ring 18 sich daß die Abgriffwicklungen 48 und 50 zueinander in20 or 22 the rotor and thus the ring 18 that the tap windings 48 and 50 in each other

unterschiedlich dicht an den Funktionselementen be- 55 Serie geschaltet sind und außerdem in Serie mit den55 are connected in series with different densities of the functional elements and also in series with the

findet, die sich auf einer Achse gegenüberstehen. entsprechenden Wicklungen 48' und Sd' des zuge-finds that face each other on an axis. corresponding windings 48 'and Sd' of the assigned

Beispielsweise wird beim Kippen des Rotors um die hörigen Funktionselemefltes 26 verbunden sind. DieseFor example, when the rotor is tilted, the associated functional elements 26 are connected. These Achse 20 der Zwischenraum zwischen dem Ring 18 Wicklungsschaltung Hegt außerdem parallel zu zweiAxis 20 of the space between the ring 18 winding circuit also lies parallel to two

und den Funktionselementen 24 und 26 unterschied- Widerständen 56 und 58, woraus sich eine elek-and the functional elements 24 and 26, resistors 56 and 58, from which an elec-

Hcfa. Rotor und Ring 18 liegen dann näher an einem 60 trische Brückenschaltung ergibt, deren einzelneHcfa. The rotor and ring 18 are then closer to a 60 tric bridge circuit results in their individual

der Elemente und weiter entfernt vom anderen Zweije aus den Wicklungen 48 und 50, aus denof the elements and further away from the other two of the windings 48 and 50, from the

Element. Wicklungen 48' und 50\ aus dem Widerstand 56 undElement. Windings 48 'and 50' from resistor 56 and

In dem beschriebenen Kreisel 10 gibt es für jedes aus dem Widerstand 58 bestehen. Die Verbindungs-Funktionselenvnt zwei geschlossene Magnetkreise. stelle zwischen den Widerständen 56 und 58 ist ge-Der eine Kreis dient zum Abgreifen des Kipp- 65 erdet, und die Verbindungsstelle zwischen den ausschlage . „s Rotors 14, und der andere wird zur Abgriffwicklungsgruppen zusammengehöriger Funk-Ausübung eines Drehmoments herangezogen. Der tionselemente ist über einen Lastwiderstand 60 gemagnetische Abgriffkreis verläuft über die Arme 36 erdet. Somit kann im Abgriffteil der Schaltung anIn the described gyroscope 10 there is a resistor 58 for each. The connecting function element is two closed magnetic circuits. point between the resistors 56 and 58 is ge-The one circle is used to tap the toggle 65, and the connection point between the rashes. "S rotor 14, and the other one is used for the tap-off winding groups of associated radio exercise of a torque. The tion element is grounded via a load resistor 60, a magnetic pick-off circuit that extends over the arms 36. Thus, in the tap part of the circuit

der mit dem ungeerdeten Ende des Lastwiderstandes 60 verbundenen Ausgangsklemme 62 ein Ausgangspotential entnonnnen werden, welches in Betrag und Phase von der RotorsteUung abhängt, wenn die Widerstände 56 and 58 von einer Wechselspannungs- $ quelle 64 gfispast werden.the connected to the ungrounded end of the load resistor 60 output terminal 62 an output potential are entnonnnen which is dependent in magnitude and phase of the RotorsteUung if the resistors 56 and 58 from an AC source to be $ gfispast 64th

Um das gewSnschte Dretunonient auf den Rotor 14 auszuüben, welches ihn in seine Nullstellung zurückversetzen «oil. wird das an der Klemme 62 abgeleitete Ausgangspotential über einen Verstärker 66 einem Demodulator 68 zugeführt, der ein gleichgerichtetes Spannungssignal erzeugt, dessen Amplitude und Polarität von der Amplitude und der Phase der Ausgangsspannung an der Klemme 62 abhängt Das Ausgangssignal dieses Demodulators wird den in Serie geschalteten Steuerwicklungen 54 und 54' der zusammengehörigen Funktionselemente 28 und 30 zugeführt. Hier sei besonders darauf hingewiesen, daß derselbe Strom, der durch die hintereinandergeschalteten Wicklungen 54 und 54' fließt, ±0 entgegengesetzt gerichtete elektromotorische Kräfte und magnetische Fliese in den Kernen 34 und 34' erzeugt. In order to exert the desired driftonient on the rotor 14, which will reset it to its zero position . the derived at terminal 62 output potential is supplied to a demodulator 68 via an amplifier 66, which generates a rectified voltage signal whose amplitude and polarity depend on the amplitude and the phase of the output voltage at terminal 62. The output signal of this demodulator is the series connected control windings 54 and 54 'of the associated functional elements 28 and 30 are supplied. It should be noted here that the same current flowing through the cascaded windings 54 and 54 'produces ± 0 oppositely directed electromotive forces and magnetic tile in the cores 34 and 34'.

Die Hilfserregerwicklungen 52 und 52' werden aus einer Gleichstromquelle 70 gespeist, die an einem «15 Pol geerdet und mit dem anderen Pol an die Wicklung 52 angeschlossen ist. An dieser Stelle sei hervorgehoben, daß ein und derselbe Strom, der in den seriengeschalteten Wicklungen fließt, gleichgerichtete magnetische Flüsse in den Kernen erzeugt. Daher addiert sich der magnetische Fluß einer der Steuerwicklungen mit dem magnetischen Fluß der Hilfserregerwicfclung in demselben Kern, während der durch die Steuerwicklung des anderen Kerns erzeugte Fluß dem Fraß der Hilfserregerwicklung dieses Kerns entgegengesetzt ist. Somit werden als Antwort auf ein Kippen des Rotors um die eine Achse unterschiedliche Magnetfelder um eine dazu senkrecht liegende Achse wirken, die zur Ausübung eines Drehmoments um diese senkrechte Achse führen. Entsprechend der Natur eines Kreisels bewirkt dieses Drehmoment eine Präzession um die erste Achse und somit eine Rückführung des Roters in seine Nullstellung.The auxiliary excitation windings 52 and 52 'are off fed by a direct current source 70 connected to a «15 Pole is grounded and connected to the winding 52 with the other pole. At this point be emphasized that one and the same stream that in flows through the series-connected windings, generating rectified magnetic fluxes in the cores. Therefore, the magnetic flux of one of the control windings is added to the magnetic flux of the Auxiliary pathogen development in the same nucleus, during the the flux generated by the control winding of the other core feeds the auxiliary excitation winding of this core is opposite. Thus, responses to the rotor tilting about one axis will be different Magnetic fields act around a perpendicular axis that is used to exercise a Guide torque around this vertical axis. This works according to the nature of a top Torque precession around the first axis and thus a return of the rotor to his Zero position.

Eine ähnliche Abgriff- und Drehmomentwirkung haben die Abgriffwicklungspaare 72-74 und 76-78 im Zusaramenspiel mi: den Stellwicklungen, d. h. mit den Steuerwicklungen 80 und 82 und den Hilfserregerwickiunge.i 84 und 86. Diese Wicklungen und die zugehörigen Kerne der entsprechenden Funktionselemente ähneln in ihren Verbindungen und ihrem Aufbau gemäß der Darstellung den zuvor beschriebenen Abgriff- und Stellwicklungen. Zur Speisung der Wicklungen 84 und 86 ist eine Gleichspannungsquelle 88 vorgeseher. Auch hier wirkt eine zusätzliche Schaltung mit einem Lastwiderstand 90, einem Verstärker 92 und einem Demodulator 94 analog zu dem Widerstand 60, dem Verstärker 66 und dem Demodulator 68 gemeinsam mit den Abgriffwicklungen, den Stellwicklungen und der Brückenschaltung in der gleichen Weise, wie es weiter oben im Zusammenhang mit den entsprechenden Gegenstücken beschrieben worden ist. Ein Kippen des Rotors um die Achse 22 wird also ebenfalls gefühlt und die Rückstellung des Rotors ebenfalls bewirkt Daher kamt jede Kippbewegung um eine der beiden Achsen oder jede zusammengesetzte Kippbewegung gleichzeitig tun beide Achsen 20 und erfaßt werden, und der Rotor kann durch die Wirkung eines oder beider Funktionselementepaare zurückgestellt werden, wie es oben beschrieben ist Es sei noch erwähnt, daß die Ftmktionselemente zusätzlich zu dem beschriebenen Aufbau auch elektrische Trimmwicklungen enthalten können, die um die Kerne der Glieder gewickelt und elektrisch derart gespeist werden könnten, daß sich gewünschte Anfangsbedingungen erhalten lassen. So könnten beispielsweise die Trimmwicklungen zu Beginn beaufschlagt werden, um eine präzise Rechtwinkligkeit der Achsen einzustellen bzw. um eine präzise Null' stellung des Rotors 14 zu erreichen. The tap winding pairs 72-74 and 76-78 have a similar tapping and torque effect in conjunction with the actuating windings, ie with the control windings 80 and 82 and the auxiliary exciter windings 84 and 86. These windings and the associated cores of the corresponding functional elements are similar in their connections and their structure according to the representation of the tap and control windings described above. A DC voltage source 88 is provided to feed the windings 84 and 86. Here, too, an additional circuit with a load resistor 90, an amplifier 92 and a demodulator 94 works analogously to the resistor 60, the amplifier 66 and the demodulator 68 together with the tap windings, the control windings and the bridge circuit in the same way as above has been described in connection with the corresponding counterparts. A tilting of the rotor about the axis 22 is also sensed and the return of the rotor is also caused or both pairs of functional elements are reset as described above. It should be noted that the functional elements, in addition to the structure described, can also contain electrical trim windings which can be wound around the cores of the links and electrically fed in such a way that desired initial conditions can be obtained . For example, the trim windings could be acted upon at the beginning in order to set a precise perpendicularity of the axes or to achieve a precise zero position of the rotor 14.

Claims

Patentansprüche:Patent claims:

t. Elektromagnetischer Winkelabgriff und Drehmomentgeber für den Rotor eines Kreisels, bestehend aus auf gemeinsamen Magnetkernen angeordneten Wechselstromwicklungen zur Gewinnung eines Winkelsignals und Gleichs'romwicklungen zur Erzeugung eines Drehmoments, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: t. Electromagnetic angle pick-up and torque transmitter for the rotor of a gyroscope, consisting of alternating current windings arranged on common magnetic cores for generating an angle signal and direct current windings for generating a torque, characterized by the combination of the following features:

a) two unilaterally forked magnetic cores (32) are directed parallel to the rotor axis (16) and arranged symmetrically to this, with their forked ends (34) in the magnetic fixed to the conductive gyroscope housing and stand with their forked ends (36,38) a magnetically conductive ring (18) in an end face of the rotor (14) opposite:

b) the alternating-current windings (.. ζ Β 48-50, 48'-50O for obtaining an angle signal on the fork are Annen (36,38) arranged in the same direction and connected in series and constitute branches of a bridge circuit;

c) the direct current windings (ζ. Β. 80, 82) for generating a torque are arranged on the forked ends (34) and connected in series in opposite directions; Furthermore, auxiliary exciter windings (e.g. 84, 36) are ddgeoianet on the unused ends, which are connected in series in the same direction and are constantly excited with direct current.

2. Gyroscope with a freely pivotable rotor, the pivoting movements with respect to two axes perpendicular to each other and perpendicular to the central axis can be measured and influenced by arranging two devices according to claim 1 along the two Axes (20.22 in Fig. 1).

3. Gyro according to claim 2, characterized in that for the purpose of resetting one by one Axis (z. B. 20) detected swivel, the angle signal of the angle pick-up assigned to this axis (Windings 72-74, 76-78) via a demodulator (94) that is assigned to the other axis Torque transmitter (windings 80, 82) is supplied (F i g. Γ and 4).

For this purpose I sheet drawings