DE1913545C - Verfahren zum Herstellen des Gleich laufs bei einer Einrichtung zur Fernanzei ge - Google Patents

Description

Bei einer einfachen Ausführung einer derartigen Anordnung kann zur Analog-Dlgital-Wandlung ein mechanischer Zähler verwendet werden. Es ergibt sich ein robustes System, und die Speicherung ist vom Leitungsnetz unabhängig. Zum Antrieb des Zählers ist jedoch ein ziemlich hohes Kurzschluß- oder Anzugsmoment erforderlich, und die maximale Winkel

Aus der gleichen Patentschrift ist es auch bekannt, bei Drehmeldern zur Rückstellung der Anzeige auf Null oder einen anderen Festwert vorübergehend den Gebar von seinem Antrieb abzukuppeln und sowohl Geber als auch Empfänger an eine Festspannung zu

geschwindigkeit ist verhältnismäßig begrenzt. Eben- 15 legen. Geber und Empfänger werden hierbei nicht gefalls treten sehr hohe Momentsnitzen bei dem Über- trennt, sondern snellen sich beide auf den Festwert, trag von einer Zähldekade auf die andere auf. Es z. B. Null, ein. Wird der Antrieb wieder angekuppelt, können sich deshalb ziemlich große Fehler in dem so wird lediglich in bezug auf diesen mit einer neuen Nachlaufsystem ergeben. Zählung begonnen. Der Gleichlauf zwischen Geber

Eine andere Ausführungsform der eingangs ge- ao und Empfänger sowie dessen Anzeigevorrichtung sind nannten Anordnung verwendet zur Analog-Digital- jederzeit starr miteinander gekuppelt, so daß keine Wandlung eine Codiervorrichtung, die beispielsweise Gleichlaufstörung auftreten kann. Auch diese Anordmit Codescheiben arbeitet. Diese Anordnung besitzt nung gibt somit keinen Hinweis darnuf, wie das Proeinige Vorteile, insbesondere steht die Information blem, den Gleichlauf bei einer eingangs genannten als paralleles Signal zur Verfügung, und die Speiche- as Einrichtung herzustellen, gelöst werden kann,
rung ist nicht vom Leitungsnetz abhängig; es können Bei einem bevorzugten Verfahren erfolgt die Ab

trennung des Empfängers vom Sender empfängerseitig, und als Vergleichsfestwert wird in an sich bekannter Weise der Wert Null für die Meßgröße gewählt.

Eine bevorzugte Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet zur Einstellung des Vergleichsfestwertes eine Brückenschaltung, an deren einer Diagonale die dem Vergleichsfestwert entsprechende Spannung abgenommen wird.

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auch sehr hohe Abtastgeschwindigkeiten zugelassen werden. Ein wesentlicher Nachteil besteht jedoch darin, daß für eine hohe Auflösung Getriebe mit sehr hohen Übersetzungsverhältnissen erforderlich sind, wodurch sich durch Reibung bedingt hohe Anlaufmomente für das Nachlaufsystem ergeben.

!•ine dritte Anordnung arbeitet mit einem Analog-Digital-Wandler, der den Analogwert in serielle Impulse umwandelt. Die Zählung dieser Impulse erfolgt in einem elektronischen Vorwärts-Rückwärtszähler, ohne daß für die Abtastung des Analogwertes ein zusätzliches Moment aufgebracht werden muß. Der elektronische Zähler läßt auch höchste Geschwindigkeiten des Informationsflusses zu. Obwohl eine derartige Anordnung beachtliche Vorteile besitzt, bereite' ihre Anwendung Tr .1". ! „■<;:;·.,, \-_ό^ große '■-·.:ΐ:-,;·.:\pi...:'.·", Ja J^. fender mit dem Empfänger nicht starr gekoppelt ist und bei jedem Ein- und Ausschalten und bei jeder Störung der Gleichlauf zwischen der analogen Meßgröße und dem digital anzuzeigenden Wert verlorengeht. Die Erfindung hat die Aufgabe, die Herstellung des Gleichlaufs mit einfachen Mitteln zu gewährleisten und so die zuletzt genannte Anordnung für die Fernanzeige brauchbar zu machen.

Dies wird dudurch erreicht, daß erfindungsgemäß lcdii.'lich an den Empfänger eine Spannung mit konstanter Kenngröße angelegt wird und auch der elektronische Zähler digital auf den Wert dieser Spannung eingestellt wird und darauf Sender und Empfänger wieder verbunden werden, so daß der Empfänger und der elektronische Zähler sich auf den Wert des Senders einstellen.

Aus der deutschen Patentschrift 927 911 ist es bekannt, bei mit Drehmeldern arbeitenden Bcfehlsiiber-Iragiingsanlagcn die Fernüberlragungsleitungen gelegentlich vom Sender abzuschalten und vorübergehend an Festspanniingen anzuschließen, um am Empfänger vorübergehend einen bestimmten von der augenblicklichen Gelherstellung unabhängigen Festwert anzuzeigen. Einpfiingerseilig wird also ein Befehl in einer analogen Form angezeigt. Eine Störung

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60 Vorzugsweise erfolet der Abgriff dieser Spannung über einen justierbaren Schleifer eines in dieser D'?j"iiaU; eingeschalteten Potentiometers.

Aus der deutschen Patentschrift 904 990 ist eine Vorrichtung zur Anzeipc · r>'i Signalisierung von Grenzwerten bek-inntge-vo·-')·,·" allerdings wird hierbei lediglic'i ein Schleifer eines Potentiornefr\ ;.bli.ii.tiig vom Meßwert verstellt, bis er zu einem Grenzwert kommt, bei dem ein Schaltvorgang ausgelöst wird. Eine Herstellung des Gleichlaufs zwischen dem festgestellten Meßwert und einer cmpfüngerscitigen. digitalen Anzeige ist nicht zu entnehmen.

Bei der Erfindung wird zwar für die Erzeugung der Festspannuni» cino Brücke mit Potentiometern verwendet, diese Potentiometer haben jedoch allein die Aufgabe, einmalig auf einen bestimmten lustagewert eingestellt zu werden. Die bei der erfindungsgemäßen Anordnung verwendete Brücke ist nur eines von vielen Beispielen für die Erzeugung eines Vergleichsfestwertes.

Aus der deutschen Patentschrift 395 046 ist es auch bekannt, Grenzkontakte bei Drehmeldeübertragungen zu verwenden.

Die Anordnung nach der Erfindung besitzt die verschiedensten Anwendungsgebiete. Überall dort, wo eine analoge Meßgröße an einem entfernten Ort digital angezeigt werden soll, ist sie von Vorteil. Neben der industriellen Meßtechnik bietet sich die Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung in iler Luft- und Raumfahrt an, beispielsweise zur Anzeige der Meßgrößen bei kreiselstabilisierten Plattformen von Flugzeugen und Raumfahrzeugen od. dgl. Die für die Anordnung verwendete Kenngröße ist

au sich beliebig; sie kann die Phasenlage, die Amplitude oder auch die Frequenz sein. Auch die Art der Nachlaufsteuerung kann verschieden ausgeführt sein, beispielsweise auoh ein in einer ßrllckenschaltung angeordnetes Potentiometer mit angetriebenem Schleifer sein. Vorzugsweise werden Jedoch Drehmelder für die Nachlaufsteuerung verwendet.

Ein Ausfllhrungsbclspiel der Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F1 g. 1 ein Blockschaltbild fUr eine Nachlaufeinrichtung, bei der das erfindungsgemöße Verfahren bevorzugt verwendet wird, und

F i g. 2 eine Schaltungsanordnung, mit der die Festspannung erzeugt und an die Nachlaufsteuerung gelegt wjrd.

Bei dem Ausfuhrungsbeispiel wird die analoge Meßgrüße durch die Winkelstellung einer Welle gegeben. Diese Welle ist mit dem Rotor eines Drehmelders starr verbunden, dessen Stator gegeneinander versetzte Wicklungen besitzt, die induktiv mit dem Rotor gekoppelt sind.

Der beschriebene Drehmelder stellt den Sender dar; je nach Stellung des Rotors und damit je nach Winkelstellung der Welle werden in den Wicklungen des Sender-Drehmelders Spannungen mit gegeneinander verschobener Phasenlage erzeugt, wenn die Rotorwicklung mit Wechselspannung, beispielsweise 400 Hz, beschickt wird.

Die Spunnungswertc dieser Wicklungen werden nun über Übertragungsleitungen eventuell nach Umsetzung in eine zur Übertragung geeignete Form und empfängerseitigsr Rückübersetzung zum Empfänger-Drehmelder übertragen, der demjenigen des Senders gleicht. Die vom Sender-Drehmelder kommenden Spuniuingswerte werden an die Statorwicklungen des Em)₁(JtI^T rvdimelders gelegi, wodurch in der Rotorwicklung eine Differenzspannung . I V erzeugt wird, die nun zur Nachlaufsteuerung dient.

Bei dem Ausführungsbeispiel wird eine besonders hottf Auiiusung verlangt. Es sind deshalb zwei Empfangs. DiehtiV.-l.1er vorgesehen, nämlich ein Ciob- *·.-·· r'. ip Κί;·· ^r-n. Scndciseitig befindet sich eir.. ■·<■'. sprechende Anordnung oder vorzugsweise ein Doppeldrehmelder mit einer elektrischen oder mechanischen Übersetzung zwischen den beiden Stufen, die dem Übersetzungsverhältnis zwischen den beiden empfängerseitig angeordneten Drehmeldern entspricht.

Wie aus Fig. I hervorgeht, gelangen die senderseitig abgegebenen Signale für »grob« und »fein« am Anzeigeort über im Block 10 angeordnete, noch im Zusammenhang mit F i g. 2 zu beschreibende Schalter normalerweise an die Empfänger-Drehmelder 11 bzw. 12. Die von diesen abgegebenen Spannungswerte I U_n, .IU_V1 werden über einen Mischer 13 an einen Nachlaufverstärker 14 angelegt. Dieser Nachlaufverstärker 14 speist die Steuerwicklung eines Motorgenerators 15, der andererseits über eine Wechselspannung auf Leitung 16 angetrieben wird.

Der Motorgenerator IS erzeugt einerseits ein Signal, das über die Leitung 17 dem Mischer 13 zugeführt wird, andererseits wird von dem Motorgenerator 15 das Meßgetriebe 18 angetrieben, das mit der Untersetzung 1 : 100 auf die Welle des Empfänger-Drehmelders 12 und mit einer weiteren Untersetzung von 1: 36 auf die Welle des Empfänger-Drehmelders 11 arbeitet, wodurch die Rotoren gedreht werden, und zwar so lange, bis in den Rotorwicklungcti keine Spannungen mehr auftreten.

Die Welle des Motorgenerators IS bewegt sich somit mit einer Üborsetsung von 1:3600, also beielts einer sehr hohen Auflösung gegenüber dor den analogen Winkclwert angebenden senderseitigen WuIIc

Eine weitere Auflösung läßt sich mit einem mechanischen Getriebe, wie mit dom Getriebe 18, nfclit mehr ohne zu große Fehler erzielen.

Beim Gegenstand der Urflndung wird truizdem eine weitere Auflösung erzielt, und zwar dadurch,

»ο daß diese mechanische übersetzung mit einer elektronischen Übersetzung gekoppelt wird. Eh sei bemerkt, daß diese Kombinalton nicht nur für die erfindungsgemäße Anordnung von Bedeutung ist, sondern bei Nachlaufsteuerung^! mit besonders

hoher Auflösung verwendet werden kann. Erst durch diese Maßnahme ist überhaupt eine Feinstauflösung möglich.

Erzielt wird dies nun dadurch, daß auf der Welle des Motorgenerators 15 eine Lochscheibe mit bei-

ao spielsweise 60 gleichmäßig entlang des IJinfangs verteilten Lüchern vorgesehen ist. Diese Lochscheibe arbeitet mit einer mit nur zwei Löchern versehenen Blende zusammen; der Abstand dieser beiden Locher voneinander weicht um einen halben Lochdurch-

s5 messer von dem Abstand der Löcher auf der Lochscheibe ab, wodurch bekannterweise die Vorwarts-Rückwärtsbewcgung festgestellt werden kann. Hinter der Lochblende sind Photozellen angeordnet, wahrend hinter der Lochscheibe eine Lichtquelle vorge-

3Q sehen ist. Bei jeder vollen Umdrehung der Welle des Motorgenerators 15 werden somit 60 Impulse erzeugt, so daß das Auflösungsvermögen auf 1 : 216 00(1 gesteigert wird. Diese digitale Abtastung, die nicht ausführlich gezeigt ist, wird in Fig. 1 als Block 19 dargestellt.

Die Abtastelektronik 20 hat die Aufgabe, festzustellen, ob eins Vorw, r>> oüj. ..'·.".: i ;ii.k^:iiszählung durch/uf'uhrcn ■'.'. und schal·.»·' den elektionischen Zähler21 ir. .)■*. ^, '^!.-chendc Richtung.

Dieser ZhIiIc:' 21 wire mit rK:n aat, da diiiit'i'.en Ahti.su'Pg I*>. also durch die L-räistheibe c/Zcu&ir»:

i'iiiJUi ..!* I'JSp¹MSt.

Eine sichtbare Anzeige des im Zähler 21 gespeicherten Wertes kann in bekannter Weise über einen Binür-Dczimal-Umcodierer 22 erfolgen, der auf Lampens'-hahcr 23 einwirkt. Diese beleuchten in entsprechender Weise die dem Inhalt des Zählers 21 entsprechenden Ziffern der Anzeigevorrichtung 24.
Im Normalbetrieb ist durch diese Nachlaufstcuerung die scnderseitig den Winkelmeßwert angebende Wefle ständig mit dem Zähler 21 gekoppelt. Sobald sich die Winkelstellung der senderseitigen Welle verändert, ergeben sich an den Empfänger-Drehmeldern 11 und 12 Differenz'.pannungen. die den Motorgencrator 15 in Rotation versetzen, wobei so lange in der digitalen Abtastung 19 Impulse erzeugt und an den Zähler 21 gegeben werden, bis die Difterenzspannungen der Drehmelder 11 und 12 zu Null geworden sind. Die Winkelstellung der senderseitigen Welle entspricht dann wiederum genau dem Stand des Zählers 21.

Die starre Kopplung wird jedoch jedesmal dann unterbrochen, wenn die Steuerung aus irgendeinem Grunde ausgeschaltet oder gestört wird. Beim Ein-

schalten der Steuerung steht der elektronische Zähler noch auf dem zuletzt angegebenen oder einem beliebigen anderen Wert, während die senderseitige Winkelstellung ebenfalls beliebig sein wird. Bei einer

Fernanzeige ist es praktisch nun nicht möglich, ohne besondere Maßnahmen die Synchronisation wiederherzustellen.

Gemäß der Erfindung geschieht dies nun in dem ■Steuerteil 10 der Fig. 1, der in Fig. 2 ausführlicher dargestellt ist.

Zur Herstellung der Synchronisierung wird der Empfänger vom Sender abgetrennt. Dies geschieht im Steuerteil 10 gemäß F i g. 1 bzw. im einzelnen durch die vorzugsweise fernbedienten Schalter 26 und 27 der Fig. 2. die aus der in Fig. 2 gezeigten Stellung in die andere Stellung umgeschaltet werden. Hierdurch werden die Drehmelder 11 und 12 an die Festspannungserzeugungsschaltung 28 gelegt. Diese besitzt einen mit einer Wechselspannung, beispielsweise 400 Hz. gespeisten Transformator 29, dessen Sekundärwicklungen Teile einer Brückenschaltung bilden; die anderen Teile der Brückenschaltung werden durch die Drehmelderwicklungen dargestellt. Die Schalter 26.27 werden vom Steuerteil 25 aus bedient.

Der Schleifer eines Potentiometers 30 kann bei der ersten Inbetriebnahme der Anordnung und in gewissen Zeitabständen so einjustiert werden, daß er den Spannungswert 0 für den Drehmelder 11 mit einer Genauigkeit von beispielsweise ± 1^v abgreift, während der Schleifer des Potentiometers 31 für den Drehmelder 12 den Spannungswert 0 sogar mit einer Genauigkeit von α 1.67 Minuten abgreift. Die Spannung am Potentiometer 31 wird über ein Spannungsteilerneizwerk 32 gegenüber der Spannung am Potenliometer 30 herabgesetzt.

Sind die Empfänger-Drehmelder 11 und 12 über die Schalter 26 und 27 mit der Festspannungscrzeugungsschaltung 28 verbunden, dann erhalten die Empfänger-Drehmelder 11 und 12 jeweils den Spannungswert 0. auf den sie sich einstellen. Gleichzeitig mit der Umschaltung der Schalter 26 und 27 auf die Feslspannung kann über eine Folgeschaltung die Nullstellung des Zählers 21 vorbereitet werden, die dann durchgeführt wird, wenn die Nullstellung der Empfänger-Drehmelder 11 und 12 erreicht ist. was durch einen Grenzwertschalter angezeigt werden kann.

Überhaupt kann das Anschalten an die Festspannung entweder von Hand oder durch den Steuerteil 25 entweder zu gewünschten Zeitpunkten oder auch in regelmäßiger Folge automatisch durchgeführt werden. Der Programmablauf wäre wie folgt:

1. Umschaltung der Schalter 26 und 27 auf die Schaltung 28:

2. bei Erreichen der Nullstellung der Empfänger-Drehmelder 11 und 12 Nullstellung des Zählers 21:

3. Rückschallung der Schalter 26 und 27 auf den Sender-Drehmelder.

In der letzten Stellung gelangen dann die Sendersignale an die Drehmelder 11 und 12. deren AusgangsdilTcrenzspannungen wiederum die Rotation des Motoi generators 15 und damit die Erzeugung der Zählimptilse veranlassen, und zwar so lange, bis diejenige /ählerslellung erreicht ist. die der derzeitigen Winkelstellung beim Sender entspricht.

IS sei η«Η·Ιι bemerkt, daß die Fcstspannungscr/eugimgsschaltung 28 auch eine andere Ausfiihninpsform als eine IJrückenschaltiing haben kann und daß sie insbesondere von der gewählten Kenngröße iiNiiiiij-'i. die heim vorliegenden Ausl'ülmingsbcispicl ilii¹ Phasenlage isi. Wird als Kennpüllc beispielsweise die Frequenz oder die Amplitude verwendet, so ist auch die Schaltung 28 in entsprechender Weise auszuführen, was für den Fachmann möglich ist.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen des Gleichlaufs bei einer Einrichtung zur Fernanzeige einer sendcseitig erfaßten analogen Meßgröße durch einen empfangsseitig angeordneten digitalen elektronischen Zähler unter Analog-Digital-Umwandlung, bei dem der Sender kurzzeitig vom Empfänger elektrisch abgetrennt wird, dadurch g e ■ kennzeichnet, daß lediglich an den Empfänger eine Spannung mit konstanter Kcnn-

' größe angelegt wird und auch der elektronische Zähler digital auf den Wert dieser Spannung eingestellt wird und darauf Sender und Empfänger wieder verbunden werden, so daß der Empfänger und der elektronische Zähler sich auf den Wert des Senders einstellen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung des Senders vom Empfänger empfängerseitig erfolgt und daß als Vergleichsfestwert der Wert Null für die Meßgröße gewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kenngröße die Phasenlage, Frequenz oder Amplitude der Spannunc verwendet wird.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nachlaufsteuerung sendeseitig ein Sender-Drehmelder angeordnet ist. der die dem analogen Meßwert entsprechende Spannung an einen empfangsseitig vorgesehenen Empfänger-Drehmelder (11 bzw. 12) anlegt, wobei als Kenngröße für die Nachlaufsteuerung die Phasenlage verwendet ist, daß ein Motorgenerator (15) vorgesehen ist, der von der vom Empfänger-Drehmelder (11 bzw. 12) erzeugten Differenzspannung gesteuert ist und der über ein Getriebe (18) den Empfänger-Drehmelder (11 bzw. 12) nachführt, wobei über mit dei Welle des Motorgenerators (15) verbundene Mittel, z. B. Lochscheibe, elektrische Impulse erzeugbar sind, die den elektronischen Zähler (21 bis zu dem dem analogen Meßwert entsprechenden digitalen Wert fortschalten.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadu.ch ge kennzeichnet, daß eine Festwerterzeugungsschal tung (28) vorgesehen ist. die aus einer Brücken schaltung besteht.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche I bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß vor/ugsweist fernbediente Schalter (26, 27) vorgesehen sind über die der Empfänger-Drehmelder von den Sender-Drehmelder abtrennbar ist. und ihn ai die I cstwertcrmigungsschaltung (28) legen.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche bis (1. dadurch gekennzeichnet, dnß ein Grenz w ei !geber vorgesehen ist. der die Rüekstcllunj des Zählers (21) auf den Festwert veianlaßt. so bald ilie Nachlaufsteuerung (Il bis 18) die Fest spannung erieieht hm

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung auf die Festwerterzeugungsschaltung (28) und/oder die Rückstellung des Zählers (21) von Hand erfolgt.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerteil (25) vorgesehen ist, der das Verfahren gemäß Anspruch 1 zu gewünschten Zeitpunkten bzw. zu regelmäßigen Zeitpunkten automatisch durchführt.

10. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur besonders hohen Auflösung das mechanisch arbeitende Getriebe (18) mit einem Impulsübersetzer (19) kombiniert ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der das mechanische Meßgetriebe (18) antreibende Motorgenerätor (15) abtriebsseitig mit einer optisch, magnetisch oder elektrisch arbeitenden Impulserzeugervorrichtung

verbunden ist, die pro Umdrehung des Motors eine Vielzahl von Impulsen erzeugt.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß für eine hohe Auflösung sendeseitig mehrere Drehmelder unterschiedlicher Genauigkeit oder ein Doppeldrehmelder mit entsprechendem Übersetzungsverhältnis zwischen den einzelnen Stufen und empfängerseitig ebenfalls mehrere Drehmelder (11, 12) vorgesehen sind, die über das Getriebe (18) mit unterschiedlichem Übersetzungsverhältnis angetrieben werden.

13.. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzausgangssignale der Empfänger-Drehmelder (11, 12) über einen Mischer (13) und gegebenenfalls einen Verstärker (14) dem Motorgenerator (15) zugeführt werden, der über das mechanische Getriebe (18) jede Empfänger-Drehmelderwelle mit unterschiedlicher Übersetzung antreibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen