DE1930188A1

DE1930188A1 - Mehrfach-Geschwindigkeits-Lagemesssystem

Info

Publication number: DE1930188A1
Application number: DE19691930188
Authority: DE
Inventors: Geller Robert Zigfried
Original assignee: Inductosyn Corp
Current assignee: Inductosyn Corp
Priority date: 1968-06-17
Filing date: 1969-06-13
Publication date: 1969-12-18
Also published as: CH495194A; NL6909195A; GB1232533A; FR2011051A1; US3624640A

Description

. Rudolf Busselmein

Patentanwalt Aiigiburg 3 · Rehllngenttraf e 8

Postfach 242 rocbdwiM·*!·: Manchtn Nr.TU»

_C1.,_/n, _ ,_ Augsburg, den 10. Juni 1969

5355/05 Gr/Em Priorität: USA, l?. Juni 1968

5er.No. 737 Vl6

Induetosyn Corporation, 729 N. Carson Street, Carson City,

Nevada 89701, USA

"Mehr fach-Geschwindigkeits-Lagemeßsyst ent"

Die Erfindung betrifft ein* Mehrfach-Geschwindigkeits-Lagemeßsystem, welches eine Mehrzahl von Lagemeßvorrichtungen verschiedener Bedeutungen (Signifikanzen) umfaßt, wobei die relativ beweglichen Teile der Vorrichtungen zum Durchführen einer Bewegung mit der gleichen (mechanischen) Geschwindigkeit miteinander verbunden sind. Bin wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß sie die Zuführung von Analogsignalen, welche eine bestimmte Frequenz aufweisen, an eine oder mehrere Vorrichtungen vorsieht, und daß sie ferner vorsieht, anderen Vorrichtungen Analogsignale zuzuführen, deren Frequenzen in harmonischer Beziehung zu der bestimmten Frequenz stehen, also beispielsweise Oberschwingungen zur Schwingung mit der bestimmten Frequenz darstellen, wobei die Vorrichtungen zu den entsprechenden Frequenzen proportionale Empfindlichkeiten aufweisen. Beispielsweise kann eine mit einer Grundfrequenz F gespeiste Vorrichtung ein grobes Fehlersignal aufweisen und eine andere mit der fünfundzwanzigsten Oberschwingung (25 P) gespeiste Vorrichtung kann ein feines bzw. verfeinertes Fehlersignal liefern. Ferner können erfindungsgeaSß Analogsignale alt harmonisch verbundenen Frequenzen durch geeignetes Filtern eines Rechteckwellen-Signals, erzeugt durch einen Digital-Analog- Konverter, erzeugt werden* Ein feolcher Konverter bzw·

909851/1373

ßAO ORJGINAL

5355/05 Gr/um - 2 - ίο. Juni 1969

Umformer ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 17 62 4o8.7 beschrieben.

Die Erfindung betrifft in ihrem weiteren Bereich einen Digital-Analog-Umformer zum Erzeugen von Analogsignalen aus einer digitalen Zahl, wobei die Signale Komponenten mit harmonisch verknüpften Frequenzen aufweisen. Die Erfindung geht ferner von einem Mehrfach-Lagemeßsystem (multiple significance position measuring system) aus, welches eine Mehrzahl von Lagemeßvorrichtungen aufweist, deren relativ beweglichen Teile miteinander verbunden sind, so daß sich diese Teile mit der gleichen (mechanischen) Geschwindigkeit bewegen* Beim Zuführen von Analogsignalen mit unterschiedlichen, harmonisch verknüpften Frequenzen an jede Lagemeßvorrichtung ist die Signifikanz des durch die Vorrichtung erzeugten Fehlereignais der zugeführten Frequenz proportional.

Es ist bekannt, daß Mehrfach-Geschwindigkeits-Lagemeßsysteme zum Arbeiten über größere Bereiche und zum Erzeugen von genaueren Meningen geeignet sind. Beispielsweise wird bei einem System mit zwei Geschwindigkeiten ein Servo-Motor durch bzw. über Fehler signal β von einer groben"Lagemeßvorrichtung angetrieben* bis die Größe der Spannung unterhalb einem bestirntsten Wert reduziert ist« welcher innerhalb eines Teile des Kreises einer feinen-Lagemeßvorrichtung liegt.

Wenn diener Wert erreicht ist« dann wird die Steuerung dee Servo- Motors auf die empfindsamere Lagemeßvorrichtung aufgeschaltet, bis die Fehler-Spannung den Wert Null annimmt· Eine Mehrzahl von Lageaeßvorrichtungen kaut» in einen bestimmten System zusi Vergrößern der Genauigkeit dee Lageeeßsystees synchron betätigt sein. Abhängig vo« Gesaatbereich

' 8AD ORiGINAL ■

909851/1373 - 3 -

·-♦

5355/05 ^r/Em - 3 - 10. Juni I969

und von der geforderten Genauigkeit können Grob- und Fein-Lagemeßvorrichtungen adäquat sein.

Dekannte Lagemeßvorrichtungen umfassen Funktionsdrehmelder bzw. Koordinatenwandler (resolver) und Lagemeßtransformatoren, welche relativ bewegliche und stationäre Wicklungsteile aufweisen. Ein Wicklungsteil der Transformatoren kann eine Mehrzahl von benachbarten Leitern, die in Reihe miteinander verbunden sind und eine kontinuierliche Wicklung bilden, enthalten. Ein Pol-Kreis (36O elektrische Grade) kann als der Abstand dreier benachbarter Leiter von Zentrum zu Zentrum definiert sein. Der Strom in benachbarten Leitern fließt in entgegengesetzte Richtungen.

Der andere Wicklungsteil könnte eine Mehrzahl von kontinuierlichen Wicklungen umfassen, die am anderen Teil in einer solchen geometrischen Anordnung angeordnet sind, daß sie einer gewählten trigonometrischen Beziehung entsprechen. Eingangssignale in die Wicklungen entsprechen der trigonometrischen Beziehung. Beispielsweise können die Wicklungen zwei kontinuierliche Wicklungen umfassen, die um 90 relativ zum Kreis des kontinuierlichen Wicklungsteils versetzt bzw. phasenverschoben sind. Die Eingangssignale in die zwei kontinuierlichen Wicklungen sind einander phasengleich. Der in den Wicklungen eines Teils fließende Strom ist induktiv mit den Wicklungen des anderen Teils als Funktion der relativen Lage der Teile gekoppelt. Weitere Einzelheiten über Transformatoren der bezeichneten Art sind in der USA-Patentschrift 2 799 835 beschrieben.

Die beweglichen Teile der Vorrichtungen sind mit einem Antriebsteil der Maschine verbunden. Wenn die Eingangssignale eine Befehlelage repräsentieren, dann treibt der Servo-Motor den beweglichen Teil einer

909 8 54/4^7^"

8AD ORIGINAL

5355/05 Gr/Etn --k - 10. Juni I969

Vorrichtung an bis das Ausgangs- oder Fehlersignal von den Vorrichtungen Null ist. Wenn das Fehlersignal Null ist, dann befindet sich der angetriebene Teil der Maschine in der gewünschten Lage.

Di'e'Vorrichtungen können auch zum Festlegen der Lage eines antreibbaren Maschinenteils verwendet werden, indem man die Eingangssignale wechselt bzw. ändert, bis sie die tatsächliche Lage des Maschinenteils repräsentieren. Das Ausgangsfehlersignal wird zu diesem Zeitpunkt Null und die Lage ist dann festgelegt.

Xn beiden Verwendungsarten müssen deshalb Analogeignale, welche trigonometrische Funktionen einer Lage repräsentieren.den Vorrichtungen zugeführt werden. Vorrichtungen, Funktionsdrehmelder, Potentiometer, Lagemeßtransformatoren dieser Art können zum Erzeugen der Signale verwendet werden. Die Signale können verschiedenartige Sinus- und Kosinusfunktionen repräsentieren. Zusätzlich können Transformatoren," welche Abgreifwicklungen aufweisen, miteinander zum genauen Erzeugen von trigonometrische Funktionen repräsentierenden Signalen kombiniert werden. Ein Transformatorsyatem, welches zum Erzeugen von präzisen Signalen verwendbar ist, ist in der USA-Patentschrift 2 89^ beschrieben. Ein anderes System, welches ebenfalls zum Erzeugen der erforderlichen Signale verwendbar ist, ist in der genannten Patentanmeldung und in der USA-Patentschrift 3 3^9 230 beschrieben.

Der in der genannten Patentanmeldung beschriebene Digitel-Analog-Umformer formt eine digitale Zahl in Analogsignale um, welche trigonometrische Funktionen repräsentieren und Amplituden aufweisen, welche eine Funktion eine· durch die digitale Zahl repräsentierten Winkels sind* Auf beiden Seiten einer Bezugsiege wer«

909851/1373 BADORKStNAL

5355/05 Gr/Em - 5 - 10. Juni I969

den Impulse zum Bilden der Signale erzeugt. Die Frequenz der Analogsignale ist eine Funktion des Intervalls, in welchem die Impulsgruppen sich wiederholen. :

Bei dem System gemäß der USA-Patentschrift 3 3^9 230 werden Rechteckwellen erzeugt durch Einstellen eines Flip-Flops,wenn Koinzidenz zwischen einer Eingangszahl und der Zählung eines Zählers gegeben ist und durch Zurückstellen des Flip-Flops, wenn Koinzidenz zwischen dem Komplement der Eingangszahl und der Zählung des Zählers gegeben ist. Zum Erzeugen einer zweiten Rechteckwelle, welche eine trigonometrische Kofunktion der durch die erste Rechteckwelle repräsentierten Funktion darstellt, wird ein 90 -Addierer verwendet.

Das erfindungsgemäße System unterscheidet sich von diesem bekannten System dadurch, daß erfindungsgemäß Mittel zum Erzeugen einer Mehrzahl von Analogsignalen vorgesehen sind, welche mit der zyklischen Wiederholungsrate eines Zählerintervalls harmonisch verknüpft sind. Das bekannte System hingegen lehrt, daß Signale mit einer einzigen Frequenz durch Einstellen und Zurückstellen des Flip-Flops, wie oben angedeutet, zu erzeugen sind.

Unabhängig vom System, welches zum Erzeugen der Eingangssignale verwendet wird, ist in einem Mehrfach-Geschwindigkeits-System eine Gruppe von Signalen für die"grobe" Lagevorrichtung und eine andere Gruppe von Signalen für die "feine" Lagevorrichtung erforderlich.

Die bekannten Systeme sind gewöhnlich von einer Differenz zwischen elektrischen oder mechanischen Geschwindigkeiten abhängig, wobei eine geeignete Schaltung zum Erzielen einer Grob-Fein-Beziehung erforderlich ist. Jede Vorrichtung iet mit der anderen Vor- ,

909851/1373 · " ^β " ί

8ÄD ORIGINAL

Gr/Κηι - 6 - ΙΟ. Juni I969

richtung sychronisiert, so daß vorzugsweise eine Geschwindigkeit ein genaues Vielfaches der anderen ist. Wegen der diesem System innewohnenden Ungenauigkeiten und Maschinentoleranzen wird die bevorzugte Beziehung jedoch nicht immer erreicht.

Es wäre ein Mehrfach-Geschwindigkeits-System wünschenswert, welches in der Lage ist, Signale zu erzeugen, welche eine Winkellage (Drehlage) oder eine lineare Lage (lineare Verschiebung) repräsentieren, welche mehrfache und genau bezogene Signifikanzen haben. Anstatt die Vorrichtungen zum Rotieren bei verschiedenen Geschwindigkeiten zu veranlassen, wie beispielsweise durch ein mechanisches Übersetzungsverhältnis oder durch unterschiedliche elektrische Windungen festgelegt, könnte die Differenz der Geschwindigkeiten durch die Verwendung von Gingangssignalen, deren Frequenzen im Verhältnis eines gewünschten Geschwindigkeitsverhältnisses zueinander stehen, festgelegt bzw. ausgedrückt werden. Ein solches System schafft die vorliegende Erfindung.

In einer kurzen Beschreibung wiedergegeben umfaßt die Erfindung ein Mehrfach-Geschwindigkeits-Lagemeßsystem mit einer Mehrzahl von Lagemeßvorrichtungen verschiedener Signifikanzen. Jede Lagemeßvorrichtung hat einen relativ beweglichen und einen relativ stationären Teil, wobei die relativ beweglichen Teile miteinander verbunden sind, so daß sie sich mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen. Eine der Vorrichtungen wird mit analogen Eingangssignalen bei einer ersten Prequenz gespeist, wobei die Analogsignale trigonometrische Funktionen eines Winkels θ repräsentieren. Andere dieser Vorrichtungen werden mit Analogsignalen gespeist, die ebenfalls trigonometrische Funktionen desselben Winkels θ darstellen, die aber andere Frequenzen aufweisen, welche «it der ersten

BAD OHlGINAt 909851/1373 " ⁷ "

5355/05 Gr/Eiti - 7 - 10. Juni I969

Frequenz in harmonischer Beziehung stehen. Jede Vorrichtung erzeugt ein Fehlersignal in Abhängigkeit von einem Vergleich der relativen Verschiebung ihrer Teile mit dem Winkel Θ, wobei die Vorrichtungen zu den jeweiligen Frequenzen proportionale Empfindlichkeiten aufweteen.

Zum Beispiel kann eine Lagemeßvorrichtung, welche mit Arialogsignalen bei einer Grundfrequenz F gespeist wird, ein grobes Fehlersignal erzeugen, welches die relative Verschiebung innerhalb eines Zyklus dieser Vorrichtung anzeigt. Eine andere Vorrichtung, die mit Analogsignalen mit der fünfundzwanzigsten Oberschwingung der Grundfrequenz gespeist wird, kann ein feines Fehlereignal erzeugen, welche· di· relative Verschiebung innerhalb i/25 eines Kreises dieser Vorrichtung anzeigt.

Es können Analogsignale und harmonisch verknüpfte Frequenzen durch geeignetes Filtern eines Rechteckwellen-Signals, erzeugt durch einen Digital-Analog-Umwandler, geliefert werden. Eine Ausführungsform eines solchen Digital-Analog-Umwandlers ist im folgenden beschrieben. Dieser Umwandler nimmt eine digitale Zahl η auf und umfaßt Mittel zum Erzeugen von Impulsen, die um eine Bezugslage symmetrisch angeordnet sind und alle 36Ο elektrische Grade wiederkehren. Der Kreis für die Bezugslage korrespondiert zu dem Intervall, weiches ein Zähler im Umwandler benötigt, um wiederholt N-Zählungen durchzuführen. Nachdem sie geeignet verzögert wurden, betätigen die symmetrisch versetzten bzw. angeordneten Impulse eine Torschaltung bzw. ein Gatter, welches ein Rechteckwellen-Signal erzeugt, dessen Pulsbreite zum Sinus eines Winkels θ = 2n/N ist. Die Impulse werden auch gestreckt und dann summiert zum Erzeugen eines anderen Rechteckwellen-

9098 5 1 /1373- - -ν

■ . ■ - 1 930 138

5355/05 Cir/Em - 8 - 10. Juni I969

Signals, welches den Kosinus θ darstellt.

Die Sinus- und Kosinus-Rechteckwellen-Signale werden nach geeigneter Teilung einzeln durch eine Mehrzahl von Filterahindurchgeleitet, welche zum Übertragen ausgewählter Frequenzkomponenten abgestimmt sind. Die Komponenten mit der Grundfrequenz werden der Eingangswicklung einer ersten Lagemeßvorrichtung zugeführt und die Komponenten mit einer bestimmten harmonischen Frequenz werden einer anderen Lagemeßvorrichtung zugeführt. Daraus ergibt sich, daß das Ausgangssignal der ersten Vorrichtung ein grobes Fehlersignal und das Ausgangssignal der anderen Vorrichtung ein feines Fehlersignal enthalt.

Bei einer typischen Ausführungsform gelangt das grobe Fehlersignal über ein Gatter zu einer Anwendungs-Vorrichtung, wenn die Größe des groben Fehlersignals oberhalb eines vorherbestimmten Werts liegt; das Gatter übermittelt das feine Fehlersignal, wenn die Größe¹des groben Fehlersignals unter den vorgegebenen Wert gefallen ist. In einem gezeigten Aus- > 'i führungsbeispiel wird das Fehlersignal zum Steuern eines Servo-Motors verwendet, der die Lagemeßvorrichtungen antreibt, so daß sich eine neue relative Verschiebung einstellt, bestimmt durch die Zahl n, die dem Digital-Analog-Umwandler zugeführt wird.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Mehrfach-Geschwindigkeits-Lagemeßsystem zu schaffen, welches Lagemeßvorrichtungen umfaßt, die miteinander verbunden sind, zum Durchführen einer Bewegung mit der gleichen mechanischen Geschwindigkeit, wobei die Vorrichtungen mit Analogsignalen gespeist werden, welche unterschiedliche harmonisch verknüpfte Frequenzen aufweisen, wobei die Vorrichtungen zu den

BAD ORtGfNAL - 9 -

9 0 9 8 5 1/13 7 3

1 S 3 O ι 8 8

5355/05 Gr/Iim - 9 - 10. Juni I969

entsprechenden Frequenzen proportionale Empfindlichkeiten aufweisen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung,den Ansprüchen und der Zeiphnung enthalten. Die Figuren der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Vektordiagramm, welches eine Methode zum Kombinieren von Vektoren zur Erzeugung trigonometrischer Funktionen darstellt, Fig. 2 ein Vektordiagramm, welches eine zweite Methode zum Kombinieren von Vektoren zur Erzeugung trigonometrischer Funktionen darstellt,

Fig. 3 ein elektrisches Schaltschema einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems, Fig. k verschiedene Wellenformen, welche im Betrieb des in Fig. 3 dargestellten Systems entstehen, nämlich
k (a) repräsentiert den Inhalt eines Zählers,

der wiederholt N-Zählungen zählt; k (b) ist ein Systembezugs-Signal; k (c) repräsentiert Impulse, welche symmetrisch zu einer Bezugsphase des Zählerzyklus gemäß k (a) sind· k (d) zeigt Impulse gemäß k (c), welche um

H/k = 90° verzögert sind«

4 (β) ist ein Signal.bezeichnend für Sinus θ und abgeleitet von den Impulsen gemäß k (d) ;

k (f) und k (g) repräsentieren Impulse gemäß

Darstellung k (c), welche jeweils auf eine 180 entsprechende Länge gestreckt sind; k (h) repräsentiert ein Signal.bezeichnend für Kosinus θ und abgeleitet durch

^{: x} - 10 -

909851/1373

ORIGINAL INSPECTED

1 Q I₁ f. j Ο Q 5355/05 tir/Em - 10 - 10. Juni I969

Summieren der Signale gemäß den Darstellungen Λ (f) und Ί (g); k (i) und k (j) zeigen die Komponenten der

Grundfrequenz der- Signale gemäß den Darstellungen 'ί (e) ... und k (h) ;

k (k) und ¹J (1) repräsentieren die Komponenten

der fünfundzwanzigsten Obersclwingung der in den Darstellungen k (e) bzw. k (h) gezeigten Signale .

Ein Gerät zum Umwandeln einer digitalen Zahl η in Analogsignale, welche trigonometrische Funktionen eines Winkels θ = 2'I n/N repräsentieren, wobei N eine Konstante ist und η einen Wert zwischen 0 und N hat,

ist im Detail in der weiter oben zitierten deutschen Patentanmeldung P 17 62 *tO8.7, betreffend einen Digital-Anal og-Umwandler beschrieben. Die Fig. 1 und 2 entsprechen den Fig. 1 und 2 dieser Patentanmeldung und zeigen wie Einheitsvektoren Vl₁ V2, V3 und Vk, welche in auf θ bezogenen Winkeln angeordnet sind, kombiniert werden können, so daß sie Sinus- und Kosinusfunktionen • darstellen* Es sei bemerkt, daß die Vektoren Vl, V2, ) V3 und V*i Radiusvektoren eines in N-Teile unterteilten

Kreises sind, so daß beispielsweise der Radiusvektor Vl, der mit der Null- (oder N-)Bezugslinie den Winkel θ einschließt, im +n-Punkt des Kreises endet. Wie im folgenden und in der genannten Patentanmeldung beschrieben, können die Vektoren Vl und V2 dargestellt sein durch Impulsfolgen, die einer Bezugsphase um den Winkel θ voraus-und nacheilen, was sich alle 36Ο elektri sehe Grade wiederholt, wobei die Impulsfolgen in geeigneter Weise kombiniert bzw. überlagert sind, so daß Analogsignale entstehen, welche die trigonometrischen Funktionen des Winkels θ darstellen.

ORIGINAL INSPECTED - 11 909851/1373

19 3 013 8

5355Ao Ctr/Eni - 11 - 10. Juni I969

Fig, 1 zeigt eine Methode zum Vereinigen bzw. Kombinieren von Vektor großon zwecks Erzeugung trigonometrischer Funktionen und Kofunktionen. Die Vektoren Vl und V2 sind bezüglich der Null-Beatigslinie dee Kreises auf beiden Seiten jeweils unter den Winkel θ angeordnet. Der Kreis soll in N-gleiche Abschnitte bzw. Sprünge teilbar sein. Der Vektor Vl wird mit dem Vektor V2, wie gezeigt, vektoriell addiert, so daß der Vektor V5 entsteht, der die Funktion (2 cos.θ) repräsentiert, wobei diese Menge (Betrag) in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 36 bezeichnet ist.

Es ist bekannt, daß Sinus- und Kosinusfunktionen um 90° phasenverschoben sind. Die Kosinusfunktion hat eine maximale Amplitude, beispielsweise in der O Stellungi und die Sinusfunktion hat eine maximale Amplitude bei 90 bezüglich der Kosinusfunktion. Deshalb kann ein Vektor V6, der eine Sinusfunktion darstellt^ aus den Vektoren V3 und V4, welche um 90 gegenüber den Vektoren Vl bzw. V2 phasenverschoben sind, erzeugt werden.

Die Vektoren V3 und Vt, welche gegenüber den Vektoren Vl bzw. V2 jeweils um 90 phasenverschoben sind, werden zur Erzeugung des Vektors V6 addiert, welcher die Funktion (-2 sin.θ) repräsentiert, wobei diese Größe mit dem Bezugszeichen 37 in Fig. 1 bezeichnet ist. Der Vektor V6 ist gegenüber dem Vektor V5 um 180 phasenverschoben. Wenn der resultierende Vektor V6 um 18Ο in eine (nicht gezeigte) Position V6' gedreht wird, dann haben die Sinus- und Kosinusvektoren V5 bzw. V6 die gleiche Null-Bezugslinie^obwohl die Größen (Beträge) der Vektoren von den trigonometrischen Funktionen, die sie darstellen, abhängen. Deshalb können die Vektoren Vl, V2, V3 und Vk, welche gleiche Größen bzw. Beträge aufweisen und

- 12 -

909851/13 7 3

ORIGINAL JNSPECTED

5355/υΐ) ür/Em' — 12 - 10. Juni

unter den Winkeln θ, -θ, +θ + 90° und -θ - 90° angeordnet sind, so verbunden bzw. kombiniert werden, daß sich die Vektoren V5 und V6' in der gleichen NuIl-Dezugslinie ergeben, deren Beträge eine Funktion des Winkels θ sind, wobei die Vektoren V1 , V2, VJ und V4 eine Einheitsgröße gleich dem Radius des Kreises haben.

Fig. 2 zeigt ein ähnliches Diagramm wie Fig. 1, mit der Ausnahme, daß die Vektoren Vl, V2, VJ und Vk unterschiedlich miteinander verbunden werden. Diese Vektoren sind bezüglich der Null-Bezugslinie und hinsichtlich ihrer gegenseitigen Lage wie in Fig. 1 angeordnet. Dei Anwendung trigonometrischer Beziehungen wird ersichtlich, daß das Intervall 38 zwischen den Vektoren Vl und V2 proportional dem Sinus θ ist und das Intervall 39 zwischen den Vektoren V3 und Vi proportional dem Kosinus Q ist. Gemäß Fig. 1 wurden die gleichen Vektoren Vl und V2 miteinander verbunden zum Erzeugen der Kosinusfunktion, während die Vektoren V3 und V4 zum Erzeugen der Sinusfunktion miteinander verbunden bzw. überlagert wurden.

Da dei Kreis N gleiche Abschnitte repräsentiert, kann der Winkel θ definiert werden durch eine Zahl n, welche einen Punkt des Kreises repäsentiert. Im besonderen gilt: θ = 2 "n/N Radianten = 36Ο n/N Bogengrade. Andere ausgedrückt kann eine Zahl η durch einen Winkel θ repräsentiert sein. Im Ergebnis kann in einem System, welches die durch die Vektordiagramme der Fig. 1 und 2 gezeigten Methoden anwendet}ein digitales Eingangssignal (Zahl) leicht in ein Analogsignal umgewandelt werden durch Vereinigen der Signale, welche die Vektorgrößen Vl, V2, V3 und V4 repräsentieren.

Es ist wesentlich, daß die Vektoren Vl und V2 in Fig. 1 vektoriell summiert werden zum Erzeugen der Kosinusfunktion und in Fig. 2 zum Erzeugen der Sinus-

9098 5 1/1373 " ¹³ "

ORIGINAL INSPECTED

19 3O 18 8

5355/C5 Cr/Eni - 1& - 10. Juni I969

funktion vereinigt werden. Deshalb ist zum Erzeugen der trigonometrischen Funktion oder Kofunktion nur eine Gruppe oder ein Paar von Vektoren (z.U. Vl und V2) notwendig, wenn die Vektoren in geeigneter Weise miteinander verbunden werden.

Ebenso sei betont, daß zum Erzeugen beider Funktionen nur ein Vektor (z.B. Vl) erforderlich ist. Wie in Fig. 1 gezeigt, wo beide Vektoren Vl und V2 vektoriell summiert werden zum Erzeugen eines resultierenden Vektors V5jder zum Ausdruck 2 cos.θ proportional ist, gilt, wenn nur der Vektor Vl mit einer in der Null-Bezugslinie liegenden Komponente aufgelöst worden wäre, dann wäre diese proportional zum Kosinus θ und würde die gleiche trigonometrische Funktion repräsentieren. Ahnlich ist der Bogen zwischen dem Vektor Vl und der Null-Bezugslinie proportional einer Sinusfunktion.

Jedoch kann bei einem elektronischen System in der Praxis ein Signal, welches einen Vektor repräsentiert, phasenverschoben werden, so daß der resultierende Winkel θ von demjenigen, der durch die Eingangszahl η festgelegt ist, differieren kann. Deshalb wäre das analoge Ausgangssignal um den Betrag der Phasenverschiebung oder der Änderung fehlerhaft.

Wenn jedoch zwei Vektoren (z.B. Vl und V2) verwendet werden, dann würde eine Verschiebung des Winkels θ beide Vektoren in der gleichen Richtung relativ zur Bezugslinie verschieben. Der resultierende Vektor (z.B. V5) hätte die gleiche Größe, dessen Position wäre jedoch um den Betrag der Verschiebung von θ geändert. Wenn als Bezugslinie der Mittelpunkt zwischen den Vektoren Vl und V2 verwendet würde, dann wäre eine Phasenverschiebung vernachlässigbar. Sowohl der Winkel θ als auch die Große des resultierenden Vektors V5 wurden

- 14 -

909851/137 3

ORiGiNALlMSi³ECTEO

5355/0 5 ür/Urn -'ΐΛ - 10. Juni I969

die gleichen bleiben. Diese Wirkung kann in einem elektronischen System zum Herstellen analoger Signale, welche den resultierenden Vektor V5 repräsentieren, verwendet werden.

Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung, welche einen Digital-Analog-Umwandler umfaßt, zur Aufnahme eines digitalen Eingangs— signals η über eine Leitung 9,und der analoge Ausgangssignale in den Leitungen kl und k2 erzeugt, welche den Sinus bzw. Kosinus eines Winkels 9 = 2\Vn/N darstellen, wobei N eine Systemkonstante ist. Ein solcher Digital-Analog-Umwandler und andere, welche an dessen Stelle treten können,sind in der oben zitierten deutschen Patentanmeldung P 12 62 *tO8.7 beschrieben.

Wie in Pig» 3 gezeigt, umfaßt das Mehrfach-SignifikanterLagemeßsystem gemäß der Erfindung einen Zeitgeber 1 zum Erzeugen von Impulsen für das System. Die Impulse haben eine Frequenz NF, wie angegeben, beispielsweise erzeugt durch einen kristallgesteuerten Oszillator, eine R.C.Schaltung oder andere bekannte Schaltkreise zum Erzeugen von Zeit-Impuls-Signalen.

Der Ausgang des Zeitgebers 1 ist über die Leitung 43 mit dem Eingang eines Zählers 2 verbunden, der drei binärcodierte Dezimaldekaden (BCD-Dekaden1 im einzelnen nicht gezeigt) umfaßt. Die Dekaden des Zahlers. 2 sind miteinander zum zyklischen Zählen der Zeitgeberimpulse in der Leitung A3 und zum Erzeugen, eines Signals im Kanal kk als Funktion der Zählung, miteinander verbunden. Andere Zählvorrichtungen, wie binäre Zähler, Ringzähler und dergleichen können ebenfalls im System verwendet werden. Die genannten Beispiele dienen nur zur Illustration der Erfindung.

v - - . :■'. ,,;■■■ ■.■■■ -15■-- -

909851/1373

ORIGINAL INSPECTED

5355/05 Gr/Etn - I5 - 10. Juni I969

Wenn beispielsweise ein Zählintervall N = 1000 gewählt wird, dann wäre die Null-Bezugslinie im Zähler 2 als 000 enthalten, wobei in jeder Dekade dos Zählers Nullen erscheinen. Der obere Wert des Zählers 2 wäre dann 999· Der Ausgang des Zählers 2 kann durch eine rampenartige Funktion 2¹, wie in Fig. 4(a) gezeigt, dargestellt sein. Der Zähler 2 zählt jeden Zeitgeber-Impuls bis eine Zählung N erreicht ist; zu diesem Zeitpunkt stellt sich der Zähler selbst auf Null zurück und beginnt einen neuen Zyklus, wobei jeder Zyklus 36O entspricht, wie aus den Angaben in der Fig. 4 hervorgeht.

Der Zähler 2 ist über eine weitere Ausgangsleitung 45 mit einem Bezugs- bzw. Vergleichsgenerator verbunden. Der Bezugsgenerator 4 der unter Verwendung üblicher logischer Torschaltungen und Flip-Flop-Schaltkreise ausgeführt sein kann, erzeugt ein Ausgangs-Bezugssigiial. in der Leitung 46, abhängig von der Zählung im Zähler 2, Bei einer bestimmten Zählung veranlaßt die logische Schaltung im Generator 4, welche Signale über die Leitung 45 vom Zähler 2 erhält, ein Flip-Flop oder eine andere bi-stabile Vorrichtung zum Kippen, so daß sich der Zustand des Ausgangssignals in der Leistung 46 ändert.

Das Signal in der Leitung 46 kann die Form einer Rechteckwelle 46' haben, welches vom Signalwert falsch (logisch'O" )auf "-wahr'¹ (logisch "1") bei der Null-Zählung oder in der Bezugslage des Zählers 2 übergeht, wie in Fig'. 4(b) verdeutlicht. In anderen Ausführungsformen kann der Übergang des Bezugssignals in der Leitung von"falsch"auf"wahr" in eine andere Lage relativ zur Bezugszählung der Zählers 2 verschoben sein, um ein Abgleichen des Signals im System aufrechtzuerhalten.

- 16 -

909851/1373

ORIGINAL INSPECTED

5355/05 Gr /Em, - ^- 10. Juni

Der Ausgang des Zählers 2 in der Leitung ΊΛ ist mit den Koinzidenz-Detektoren .5' .und 6 verbunden, welche die Zahlung des Zählers 2 mit dem digitalen Eingangssignal n, welches in einem Register 7 gespeichert istj bzw. mit dem Neun-Komplement von η vergleichen. Das Neuerkorpplement von η (hier -n-1) wird für die Beschreibung der in Fig* 3 gezeigten Ausführun-gsf.orm verwendet, da man das Neuerkomplement auf einfache Weise in einem Umsetzer (Code-Übersetzer) 8 erhält durch Verwendung passiver logischer Torschaltungen. Eine Vorrichtung 35 zur Verzögerung der Zählung, wie beispielsfe weise ein Flip-Flop■wird zum "korrigieren des Unterschieds

um eine Zählung verwendet zum Umkehren des Neunerkomplements in ein Zehnerkomplement, hier -n .

Die Koinzidenzdetektoren 5 und 6 können durch (nicht gezeigte) logische Torschaltungen ausgeführt sein, welche Eingangssignale vom Zähler 2(proportional zu dessen Zählung, erhalten. Wenn die Zählung im Zähler 2 gleich der im Register J gespeicherten Zahl η ist, dann werden die Torschaltungen bzw. Gatter des Koinzidenzdetektcfrs 5 gekippt^zur Erzeugung eines Ausgangs-' signals, hier mit +n bezeichnet, und zwar in der Leitung .47 * - In ähnlicher Weise erzeugt der Koinzidenz-

ψ detektor 6 ein Ausgangssignal zur Verzögerungsvorrichtung 35» "wenn der Inhalt des Zählers 2 gleich dem Neunerkomplement des Inhalts des Registers 7 ist. Das resultierende Ausgangssignal von der Verzögerungsvorrichtung 35 in der Leitung 38 ist hier mit -n bezeich-"■ " net..-■ _."■"■- ; .- -■■■-.... ■■"..■'.■. ■■■.-■■

Die Impulse in den Leitungen Ί? und 48, hier mit +n und -n bezeichnet, sind gegenüber der Null-Bezügslinie des Zählers 2 durch korrespondierende Zählungen +n und -n versetzt. Wenn man ein Intervall oder einen Zyklus des Zahlers 2 von N= 1000 (0-999) annimmt, dann

- 17 -

90985 1/1373

:*i,-Hn- ORIGINAL INSPECTED

5355/Οί) Gr/Etn - 17 - 10. Juni I969

würde,Kenn die Zahl η 125 oder 1/8 des Intervalls beträgt, ein +η-Impuls erzeugt als Ausgangssignal vom Koinzidenzdetektor 5 hei der Zählung 125 des Zählers 2·. In ähnlicher Weise würde ein -η-Impuls erzeugt bei der Zählung -125, oder positiv ausgedrückt^bei der Zählung 87'* des ,.Zählers 2. Die Impulse sind demzufolge auf beiden Seiten des Null-Bezugspunktes des Zählers 2 erzeugt und sind vom Null-Bezugspunkt gleich versetzt (um - k'y ), wie in Fig. Mc) für eine Eingangs-Zahl I25 gezeigt.

Die Koinzidenzdetektoren 5 und 6 erhalten Eingangssignale vom Register 7 bzw. vom Umsetzer 8. Das Register' 7 kann ein dreistufiges Speicherregister sein,

und

ausgeführt mittels logischer Torschaltungen/(nicht gezeigter) Flip-Flops zum Speichern der digitalen Zahl η in binärkodierter Dezimalform. Die Zahl η kann in das Register 7 über die Eingangsleitung 9 entweder manuell oder automatisch eingespeist werden, beispielsweise durch einen Computer, einen Bandspeicher, Lochkarten oder dgl. Eine binärkodierte dezimalnumerische Form wird für Zwecke dieser Beschreibung verwendet, obwohl ohne weiteres ersichtlich ist, daß andere numerische Formen wie die Binärform ebenfalls innerhalb des Rahmens der Erfindung verwendet werden können.

Zusätzlich zum Ausgangssignal an den Koinzidenzdetektor 5 erzeugt das Register 7 ein weiteres Ausgangssignal an den Umsetzer 8. Der Umsetzer 8 liefert ein Ausgangssignal zum Koinzidenzdetektor 6, welches eine Funktion des Komplements des Inhalts des Registers 7 ist. Der Umsetzer 8 liefert vorzugsweise als Ausgangssignal das Neunerkomplement der im Register 7 gespeicherten BCD-Zahl (binärkodierte Dezimalzahl). Tatsächlich repräsentiert der Ausgang des Umsetzers 8 eine Zahl, die auf der anderen. Seite der Null-Bezugslage des Zählers 2 von dieser um eine Distanz entfernt ist, die gleich dem Abstand von η von derselben Null-Bezugslage ist.

909851/137 3 „_ft

— Io —"

:-^r-'~ ORlGtNAL INSPECTED

5355/05 Ur/Kni - tO - W. Juni 19i)9

Der Ausgang vom Umsetzer 8 wird im Koinzitlenzdetektor 6 mit der Zählung des Zahlers 2 verglichen. Wenn Koinzidenz, wie oben beschrieben, vor liegt,, dann wird im Koinzidenzdetektor 6 ein die Zahl -n- 1 repräsentierender Impuls erzeugt. Dieser -n--l-Impuls wird in.der Verzögerungsvorrichtung 35 um eine Zahlung verzögert, so daß in der Leitung 48. ein Impuls mit der -η-Zählung des Zählers 2 entsteht. ,

Der Umsetzer 8 umfaßt (nicht gezeigte) feste logische Gatter, die für den Empfang der Zahl η und zum Erzeugen des Komplements dieser Zahl geeignet geschaltet bzw. verbunden sind. Beispielsweise können die Gatter so geschaltet sein, daß sie η von einer Zahl, welche das Zählerintervall N repräsentiert₍abziehen. Die logische Schaltung zum Umwandeln einer Zahl in eine andere wird als bekannt vorausgesetzt.

Die Ausgänge vom Koinzidenzdetektor 5 und der Verzögerungsschaltung bzw.—-Vorrichtung 35 sind mit den Verzögerungszählern 3 und 10 und mit den Gattern 11 und 12 verbunden. Die Verzögerungszähler 3 und 10 umfassen- jeweils eine Mehrzahl von geeignet miteinander verbundenen (nicht gezeigten) Dekadenzählern.

Für das beschriebene Ausführungsbeispiel gilt, daß die Pulse *n (in der Leitung47) und -n (in der Leitung 48) in den entsprechenden Verzögerungszählern 3 und 10 sowohl um 1/2 als auch um 1/4 des Zählerintervails N verzögert werden. Der Verzögerungszähler 3 hat also zwei Ausgänge, wobei einer den hier mit N/2+n bezeichneten Impuls (verzögert um 1/2 des Intervalls N des Zählers 2) und der andere den hier mit N/4+n bezeichneten Impuls (verzögert um 1/4 des Intervalls N des Zählers2) repräsentiert. In ähnlicher Weise liefert der Verzögerungszähler 10 Ausgangsimpulse, hier mit N/2-n und N/4-n bezeichnet, welche mit -n-Impulsen

909851/1373 ORfGINAL !NSP0OTED "¹^ "

5355/05 Gr/Em - 19 - 10. Juni I96.9

korrespondieren, die durch 1/2 bzw. l/'i des Intervalls N des Zählers 2 verzögert sind. Die Verzögerung!-

^■o_ I .'UJ gf zähler 3 und k zählen jeweil^VTmpulse νοίΛ. Zei tgeber~ 1 bis zu den erforderlichen Verzögerungen zahlenmäßig gleiche Impulse gezählt sind, zu welchem- Zeitpunkt die Zähler,.die oben genannten Ausgangsinipulse liefern. In anderen Ausführungsformen kann der Wert der Verzögerung vergrößert oder verkleinert werden, je nach Anwendungsfall, zum Erzeugen trigonometrischen Funktionen, die nicht Sinus- oder Kosinusfunktionen sind.

Ein Zweck der Verzögerungszähler 3 und 'i besteht darin, die relativen Amplituden de'r von der Suminenschaltung 13 und der Torschaltung 1 ^ erzeugten Signale , gleich zu machen und die Bezugslage oder Phase der Signale von der Torschaltung l'i wieder herzustellen. Eine genauere Beschreibung der Verzögerung und der Erfordernisse zum Andern der Bezugslage wird in Zusammenhang mit Fig. k geliefert.

Die Signale von den Verzögerungszählern 3 und h . und von den Koinzidenzdetektoren 5 und 6 betätigen die Gatter 11 und 12 . Die Gatter 11 bz-w. 12 werden eingeschaltet, wenn von entsprechenden Koinzidenzdetektor 5 bzw. 6 ein Startimpuls empfangen wird und nach einem Zeitintervall von N/2 ausgeschaltet, wenn ein Stoppimpuls vom entsprechenden Verzögerungszähler 3 oder k empfangen wird. Beispielsweise wird Gatter Il eingeschaltet oder geöffnet durch einen +η-Impuls in der Leitung kj und ausgeschaltet oder geschlossen durch einen N/2+n-Impuls vom Verzögerungszähler 3· Während des Intervalls in dem das Gatter 11 offen ist, gelangt ein Signal von der Leitung ^9 durch das Gatter 11 und liefert einen Ausgangsimpuls in die Leitung 50 zur Summenschaltung 13· Das Signal in der Leitung ^9 kann ein Gleichstromsignal, eine Rechteckwelleniinpulsfolge

- 20 -

90985Ί7Ί 37 3 ^

OFUGiNAL INSPECTED

5355/03 Gr/Em - 2ü - 10. Juni 19f>9

wie die Zeitgeberimpulse vom Zeitgeber 1, oder ein sinusförmiges Signal sein. In ähnlicher Weise ist Gatter 12 geöffnet bei -n und geschlossen bei N/2-n. Wenn Gatter 12 offen ist, gelangt das Signal von der Leitung A 9' über das Gatter 12 als Ausgang in die Leitung 53 zur Summenschaltung 13« Pei einem Gleichspannungssignal in der Leitung '»9 hat das Ausgangssignal vom Gatter Ll die in Fig. ''Cg) gezeigte Form, welches mit 50' bezeichnet ist. Es sei bemerkt, daß das Signal 50' mit dem Auftreten eines +n-Impulses (vgl* Fig,A(c)) in der Leitung kj beginnt und ein Intervall N/2 später beim Auftreten eines N/2+n-Impulses vom Verzögerungszähler 3 endet. Ähnlich liegen die Verhältnisse mit dem Ausgangssignal des Gatters 12, welches bei 51' in Fig. A(f) gezeigt' ist; dieses Signal beginnt bei -n und endet bei N/2-n.

Die Summenschaltung 13 umfaßt eine übliche Torschaltung zum Addieren der von den Gattern 11 und 12 empfangenen Signale. Das addierte Ausgangssignal in der Leitung -A.2 ist ein Analogsignal, welches eine Kosinusfunktion repräsentiert _t wie durch die Wellenform

k2 ' in Fig. A(h) dargestellt. Das im allgemeinen als Recht eckgwelle ausgebildete Signal A 2.' umfaßt eine Mehrzahl von harmonisch verknüpften Komponenten, welche Amplituden aufweisen, die zum Kosinus des Winkels θ proportional sind. Der Winkel θ repräsentiert den Anteil des Zähler intervalls j um den die Zahl η gegenüber dem Null-Bezugspunkt versetzt ist; alternativ gilt: Q -Zjfn/N.

Die Torschaltung 1k ist zum Empfang von verzögerten Impulsen N/4+n und N/k-n von den Verzögerungszählern 3 und 10 geeignet geschaltet. Diese Signale entsprechen +n bzw. -n-Impulsei),., verzögert um den Betrag N/4, welcher gleich der Hälfte des Zuwachses der Impulsbreite der an die Summenschaltung 13 gelieferten

90985 1/1373 : .~ ²¹ -

ÖfilGlNÄL INSPECTED

5355/05 Gr/Em - 2 1 - 10. Juni I969

Impulse ist. Die verzögerten Impulse N/'i+n und sind in Fig. k(-d) gezeigt.

Die Torschaltung l'l kann nicht gezeigte logische Schaltungen umfassen, die angeschaltet werden, wenn ein N/'i^-n-Impuls empfangen wird und ausgeschaltet werden, wenn ein N/k+n-Impuls empfangen wird. Im Ergebniswird in der Leitung 'l I ein Analogsignal erzeugt," welches die trigonometrische Sinus funk tion darstellt. Mit einem Wechselströinsignal In der Leitung Ί9 ist das für die Leitung kl typische Signal '» 1 ' in Fig. k(e) gezeigt. Das Rechteckwellensignal '-I 1 ' umfaßt eine Grundschwingung und Oberschwingungen, wobei diese Schwingungen Amplituden aufweisen, die proportional sind zum Sinus eines Winkels θ = 2Τίη/Ν. Die Komponenten mit harmonischen Frequenzen haben Amplituden, die im Verhältnis zur jeweiligen Oberschwingung stehen.

Aus der Verwendung verzögerter Impulse zum Betätigen der NetzschaltungIk folgt, daß das Sinus-Ausgangssignal in der Leitung Vl gegenüber der gleichen Bezugslage oder Phase symmetrisch ist, wie das beim Kosinus-Ausgangssignal von der Summenschaltung 13 der Fall Ist. Demzufolge sind auch wie aus den Fig. k (e ) und Fig. k(h) ohne weiteres hervorgeht, beide Signale 4l'. und 42' symmetrisch bezüglich der 90 -Bezugsphase, welche durch die Numerierung über der Fig. h angegeben ist. Die Signale kl' und k2' sind also periodisch innerhalb eines Intervalls N des Zählers 2, entsprechend 360 elektrischen Graden.

Selbstverständlich können die +n und -n-Impulse dargestellt sein durch die Vektoren V2 bzw. Vl der Fig, 1 und 2. Die Vektoren Vi und V2, als auch die -n und +n-Impulse, siiid auf beiden Seifen der Null-Bezugslage gleich weit versetzt, und zwar um einen

— 22 —

9 0 9 8 51/13 7 3

IN3P£CTÖ>

5355/05 Gr/Üm - 22 - ΙΟ. Juni I969

Betrag, der dem Anteil des durch die Zahl η repräsentierten Zählerintervalls gleich ist. Die Sinus- und Kosinussignale der Fig. 'i(e) und h('h) entsprechen dem Dogen 38 gemäß Fig. 2 und dem Vektor Vj gemäß Fig.l, beide im Uhrzeigersinn um 90 phasenverschoben.

Es kann gezeigt werden, daß die liechteckwe 11 ensignale von der Torschaltung 1 'ϊ und von der Summenschaltung 13 jeweils Sinus- und Kosinuskomponenten aufweisen mit der Grundfrequenz der Rechteckwellen und mit OberSchwingungen der Grundfrequenz. Die folgenden Gleichungen (l) und (2) zeigen die relativen Amplituden der Komponenten, welche jeweils Sinus- und Kosinus-Rechteckwellensignale umfassen:

r- . ρ 2 A . »,hin ■ f „ \

*"h ⁼ h-rr

Kosinus c_h ^^sin^) cosirliS (2)

Wobei Cj_ = Amplitude der h-ten harmonischen

Schwingung des Sinus-Hechteckwellensignals,

C'' - ^s die Amplitude der h-ten harmonischen : η . -

Schwingung des Kosinus-Rechteckwellensignals,

N = ein Zyklus der Rechteckwelle,

A= maximale Amplitude des Signals* und

m = die Periode zwischen Amplitudenwerten A der Welle.

Durch Lösen der Gleichungen für die harmonischen Schwingungen 1 bis 5 und 25 kamt die folgernde Tabelle. aufgestellt werden. -,"'■-■

90985 1/13 7 3

V ORIGtHAL SUSPECTED

5355/05 Gr/Em

10.."" Juni I969

Oberschwingung	K	Sinus	Q	-K	Ko s i nu s
1	K	.κ" i η	29		cos θ
2	K 3	sin	3Θ	K 3	O
3	K	sin	Uq		cos 3Θ
- ' 4 '	K 5	sin	5Θ	f	O
.5	K 25	sin	250	1	cos 5Θ
'25	sin		— cos 2 5Q

. ... 2Λ , _ m wobei h. = ■— und g = —

Die Gleichungen können auch Tür andere Oberschvringungen gelöst werden, obwohl das für die Zwecke dieser Beschreibung nicht erforderlich ist. Es sei noch bemerkt, daß nur ungeradezahlige Oberschwingungen für das Kosinussignal zur Verfügung stehen.

Weitere Einzelheiten über die Vorrichtungen des oben beschriebenen Systems können der zitierten deutschen Patentschrift P 1? 62 Ί08.7 entnommen werden, sowie der Schrift "Arithmetic Operations in Digital Computers" von R.K. Richards, Verlag Van Nostrand, New York, 1955« Einzelheiten über Umsetzervorrichtungen sind in Kapitel VI, Seiten 179 bis loo und über Zähler in Kapitel VII dieser Schrift enthalten.

Das Kosinussignal von der Summenschaltung 13 umfaßt die Summe zweier Rechteckwellen, während das Sinussignal von der Torschaltung l4 eine Rechteckwelle umfaßt. Deshalb sind die Komponenten der Grund- und Oberschwingungen, die vom Kosinussignal in der Leitung 42 abgeleitet werden können, verhältnismäßig größer bzw. breiter als Signale der gleichen Winkel, die vom Sinussignal in der Leitung 4l abgeleitet werden können. Eine Maßstabänderung.bewirkt mittels der

9 0 9 8 5 1/13 7 3

-24 -

ORIGINAL INSPECTED

19 30138 :

5355/05 Gr/Em - 2 Ί -. 10 .Juni I969

Vorrichtung 2 1,ist zuni Gleichmachen der Größen der; korrespondierenden Komponenten der Sinus- und Kosinussignale notwendig.

Die Ausgangssignale von der Torschaltung l't und der Summenschaltung 19 sind mit der Schaltung für den Maßstab 2 1 verbunden. Zur Durchführung der Maßstabänderung kann eine Spannungsteilerschaltung wie in der oben genannten Patentanmeldung beschrieben, verwendet werden. Es können auch andere, dem Fachmann bekannte Schaltungen zum Bewirken der Maßänderung der Signalspannung verwendet werden.

Der genaue Faktor für die Änderung des Maßstabs kann mathematisch durch eine Fourier-Analyse der Sinus- und Kosinus-flechteckwellensignale ermittelt werden. Außerdem kann der Faktor für die Maßstabänderung empirisch ermittelt werden durch Reduzieren des Spannungswerts des Kosinussignals in der Leitung kl über ein (nicht gezeigtes) Potentiometer, bis die sinusförmigen Komponenten, die sowohl vom Sinus— als auch vom Kosinus-RechtrtTellensignal abgeleitet werden^, ihrer Amplitude nach gleich sind. Der Faktor für die Maßstabänderung bedarf einer neuen Festlegung, wenn die Intervalle der Impulsverzögerung, hervorgerufen durch die Verzögerungszähler 3 und 10, in der Folge geändert werden.

Die Vorrichtung für die Maßstabsänderung 21 ist mit den Filterschaltungen 15 _f l6, 17 und 18 verbunden. Das maßstäbliche Sinus-Rechteckwellensignal wird über eine Leitung 5² den Filterschaltungen 15 und l6 zugeführt und das maßstäbliche Kosinus-Rechteekwellensigr nal wird über eine Leitung 53 den Filterschaltungen 17 und 18 zugeführt.

909851/13 7 3

ORIGINAL INSPECTED

19301? 8'

Juni I9b9

5355/05' ur/i5m - 25 - JO. Juni L

Die Rechteckwellensignal e in den Leitungen 5- und 5,3 werden gefiltert, so daß' sie Komponenten mit gewünschten Frequenzverhältiiissen liefern. Ute Schaltungen 15 und: 3 β dienen zum Filtern der Komponenten der Grund frequenz F und die Schaltungen i6 und 17 dienen zum Filtern der Komponenten der ftinfundzwanzigsten Oberachwingung 25F der Grundfrequenz. Die für die Zwecke der Beschreibung gewählten speziellen Frequenzen dienen nur der Il lustration i die dritte und fünfte Oberschwingung, ebenso wie andere Kombinationen, könn- t&n ebenfalls verwendet werden, wobei die Filterschaltungen 16 und J-7 entsprechend zu ändern wären.

Die Grundfrequenz F ist festgelegt durch das Zählerintervall N und durch die Frequenz NF des Zeitgebers 1 und sei beispielsweise 2kHz. Die fünfund— zwanzigste Oberschwingung 25F hat dann die Frequenz von 5OkIIz. Die Darstellungen Λ(i) und 'l(j) der Fig. zeigen die Ausgänge der Filter sc-haltungen 15 bzw. l8, und stellen die Komponenten der Grundfrequenz des Sinus- und Kosinus-Rechteckwellerisignals dar, welche, den Schaltungen 15 und l8 über die Leitungen 52 und 53 zugeführt werden. Die fünfundzwanzigsten Oberschwingungen des Sinus- und Kosinussignals sind in den Darstellungen 'i(k) und Ή L) der Fig. ^l dargestellt. Diese Signale entspreche«- den Ausgängen der Filterschaltungen 16 bzw. 17.

Filterschaltungen, die in den Schaltungen l6 und 17 verwendbar sind zum llindürchlasÄen von Komponenten bestimmter harmonischer Frequenzen können -durch Anordnung eines Tiefpaßfilterteils (nicht gezeigt) mit einer Grenzfrequenz, die mit einem (nicht gezeigten) Hochpaßfilfeerteil in Reihe geschaltet ist, gebildet sein, wobei der Höchpaßfilterteil" eine andere Grenzfrequenz aufweist« Wenn die für einen bestimmten An>-

■-■ ^: ■ ■ . ■'. ^H ■'- '■ "■■■" ^: '■'■' -26 -*^: ■

ORIGINAL

■■■■■■■ ^Λ- ^: -, -■."■ ■■■■■■ 193013s

5355/05 Or/Em .^₁- 10. Juni- L<K>9

VenduHgsf all er forcier 1 ichen Fr ß(|u en? en zwischen Grenzfrequenzen der Filter liegen, d.h. im Durchlaß»- bereich der F"i 1 tor scha I lung , dann können nur solche Frequenzen hindurchgehen. Alternativ konnte, ein Durchlaßbereich eines Filters so ausgelegt .sein, daß mir " die f ünfimdzwanzigs te "Q-berschw-i-ngung. hindurchge.Latigen kann, welcher für jede Schaltung l6 und 17 verwendet wird; und .ein Tiefpaßfilter könnte so ausgelegt sein, daß die Grundfrequenz, nicht aber die /.weite oder " ■'_ höhere Oberschwingungen hindurchgelangen können, der dann für jede der Schaltungen 15 und iß angewendet werden könnte. - .- " _T

In dem Buch von Russell M. Kerchner und George P, Coreoratr "Alternating Current Circuits",- Verlag John Wiley and Sons, 1955, sind auf den Seiten ^55 bis 487 solche und ähnliehe Filter beschrieben.-, und gezeigt.

Die Filterschaltungen 15, Iß, 17 und l8 sind ger-

maß Fig. 3 zwischen der Vorrichtung 21 zum Bewirken

der Maßstabsänderung und den i/agemeßvorrichtungen 22 . und 23 eingeschalt et. Es sei bemerkt, daß entsprechende Filterschaltungen auch in anderen Bereichen innerhalb des Systems angeordnet sein könnten. Beispielsweise könnte eine Filterschaltung, \*elcbe die Gründfrequenz ψ hindurchläßt{im Schaltkreis zwischen der Lagemeßvor— richtung 2 3 und dem Gatter 31 j anstelle der Schaltungen 15 und l8₍angeordnet sein und eine zweite Filterschaltung für die gewünschte Oberschwingung könnte zwischen* der LageDießvörrichtuTig 22 und dem Gatter 31,_ anstelle der FiIterschaltungen 16 und 17, vorgesehen sein.

Die Filter 15 bis i8'':-·· irtd mit den; lageraeßvorric-htungen 22 und 23 verbuHdeB=, "•.siehe als lineare Ltagpmeßtransfoj-fflatorea dargesteiti sind. Die Vorrichtung 22 hatzwei induktiv miteiηand^ verbundene Wieklungsteile: 2th und 26, die- relatÄy ?ateinarider bewegliche sind;.

ORIGINAL - 2? -

137a ^v .-

5355/05/GrZEM - «Τ"- 10. Juni 19"9

In ähnlicher Weise enthält auch die Vorrichtung 23 ■ zueinander relativ bewegliche, induktiv miteinander verbundene Teile 25 und.27· Weiter enthält Teil 2k ein Paar von Eingangswicklungen 24a und 2'lb und Teil 25 enthält ein Paar von Wicklungen 25a und 25b, wobei diese Wicklungsteile in einer geometrischen Anordnung entsprechend der f itaatäm 1 ' '»ij trigohoitie tr ι scIien Beziehung der ge-

. lieferten Signale auseinander liegen. Wie boschrieben, repräsentieren die den Teilpn 2k und 25 zugeführten Signale Sinus- und Kosinusfunktionen,. Demzufolge werden die Wicklungspaare jedes der Teile 2k und 2 gegeneinander um 90 elektrische Grade relativ zum durch die kontinuierliche Ausgangswicklung jedes der Teile 26 und 27 aufgebauten elektrischen Kreis versetzt.

Die Ausgangsteile 26 und 27 sind beide mit einer Welle 3k verbunden und sind relativ zu den entsprechenden Eingangsteilen 2h und 25 beweglich. Wenn die Ausgangsteile 26 und 27 sich relativ zu den Eingangsteilen 2k und 25 bewegen, dann werden elektrische Signale als Funktion der relativen Lagen der Eingangs- und Äusgangsteile induktiv gekoppelt mit den Ausgangswicklungen und erscheinen in den Leitungen 5k und 55·

Wenn .den Teilen 2k und 25 Signale, welche unterschiedliche trigonometrische Funktionen repräsentieren, zugeführt werden, dann können Lage- , meßvorrichtungen 22 und 2 3 mit Wicklungen verschiedener geometrischer Anordnung erforderlich sein. Obwohl lineare Lagemeßtransformatoren dargestellt sind, können auch Dreh-Vorrichtungen verwendet werden.

Lagemeßtransformatoren welche für die Verwendung im Rahmen der Erfindung geeignet sind, sind in der US-Patentschrift 2 799 ,8j5^bes^hrieben.

909851/137 3 *

5355/O5A:r/iSi:t - β#" - 10. Juni. J^Gg Γ

Di e_; Ejngangswick lungen 25a und 25b; der Meßvorrichtung 23 sind mit den entsprechenden Aus- _; gangen der Filterschaltungen 15 und iß verbunden, ^s — welche KomponeiitoAdes Sinus- - und Kosinussigna Ls mit der Grundfrequenz F hindurchlassen.Die Eingängewicklungen 2'la und 2'tb der Meßvorriehtung 22 sind entsprechend mit den Filtern l6 und 17 verbunden zum Empfangen der Kompon—enten der 25.^sOber- . schwingung (25F) ·, Wegen der unterschiedlichen Frequenzen, die zugeführt werden, licit die Vorrichtung 22 fünfundzwanzig Null-Positionen für jede Null-Position der Vorrichtung 23, wenn deren Eingangs— und Ausgangswicklungen relativ zueinander ■ bewegt werden. Im Ergebnis erthält also die Vorrichtung

22 eine "feine" Lagemeßvorrichtung und die Vorrichtung

23 enthält eine "grobe" Lagetneßvorriehtung.,

Der Ausgang des Teils 26 der Lagemeßvorrichtung 22 ist direkt mit dem,Gatter .3I über die Leitung 55 verbunden. Gatter 31 liefert an den Phasendetektor 28 entweder ein "feines" Posit;ionssignal von der Vorrichtung 22 oder ein "grobes" Positionssignal von der Vorrichtung 23. Der Ausgang des Teils 27 ' der Meßvorrichtung 23 ist mit einer Schaltvorrichtung 30 verbunden, die als Zener-Diode dargestellt ist, unddie zum Unterbrechen der Verbindung des "groben" Lagesignals in der Leitung 5^· zum Gatter Jl dient, wenn das Signal in der Leitung 5^ unterhalb ein bestimmtes vorgewähltes minimales Spannungsniveau abfällt,. Wenn dieser Fall eintritt, dann wird stattdessen das "feine" Fehlersignal von der Vorrichtung 22 durch das Gatter 31 hindurchtreten. Andere Schaltvorrichtungen;, wie ein Relais-Schaltkreis, könnten anstelle der Zener-Diode 30 und des Gatters verwendet werden. > ,.' ■

- ,Das .durch das Gatter 31 hindurchtretende Signal wdtrd einem Phasendetektor 28^vzugeführfr, der ferner ein geeignetes Bezugssignal vom Ausgang des Vergleichs-

-- 9 0 9 8 5 T/13 7 3 ; ■ ■■>■ :

- ■■■■-■.-■ - .■■■ -■; :- ■;■ \ - .■ - 29 -_ :^:-

. » SAD ORIGINAL

5355/O5/'ir/E-n ,^- lq . Juni 1969

bzw. Bezugsgeriera tors k erhält. Im besonderen liefern die Filterschaltung 19 (ähnlich den Filterschaltungen

15 und l8) und 20 (ähnlich den Filterschaltungen

16 und 17) die Grundschwingung bzw. die Komponenten der 25. Oberschwingung des Bezugssignals in der Leitung Ί6. Zwischen den FiIterschaltungen I9 und und dem Phasendetektor 20 ist ein Gatter 29 zwischengeschaltet zum Verbinden des geeigneten "feinen" oder "groben" Bezugssignals von der FiIterschaltung 20 oder I9. Gatter. 29 läßt das "grobe" Bezugssignal von der Schaltung I.9 hindurch, wenn die Zener-Diode 30 leitend ist und läßt das "feine" Bezugssignal von der Schaltung 20 hindurch, wenn die Diode 30 nicht leitend ist .

Wenn das LagesignaL durch das Gatter 31 von der Lagemeßvorrichtung 22 oder 23 nicht Null ist, dann erzeugt der Phasendetektor 29 ein Fehlersignal in der Leitung 56, welches zu einem Verstärker 33 und einem Motor 32 gelangt. Der Motor 32 dreht die Welle "}h und damit die Teile 26 und 27 gemeinsam bis die Ausgangsspannung vom Phasendektor 28 Null wird.

Eine kurze Beschreibung der Arbeitsweise des. Systems kann in Verbindung mit Fig. k und unter Beachtung der Fig. 3 gegeben werden. Wie in Fig. k (a) gezeigt, zählt der Zähler 2 über ein Intervall von Null bis N₁ indem er jedesmal wenn ein Zeitgeberimpuls in der Leitung ky auftritt einen Zählsprung ausführt. Der Kreis des Zählers 2 ist in N = 1000 Zählungen aufgeteilt, wobei jede 0,36 elektrischen Graden entspricht.

Das Bezugssignal *i6' , das in Fig. Mb"), gezeigt ist, ist bei 0 relativ positiv und bei I80 relativ negativ, abhängig von des Zählungen 0 und 50O im Zähler 2. Die 500ste Zählung ist der Hälfte dea Zahlerkreises N gleich. Die 90°~Lage (d.h. die Zählung 25O

909851/1373 ■"." ³⁰ "

■-■■■■'"■■: ;; ■-'■*■■ _ -0AD

5355/05 ..Mi· /Zm -^_ 10. Juni I969

des Zählers 2) ist der Symmetriepunkt für di,e Sinus- und Kosinussignale 42* und '» 1' , zurückzuführen auf die Verzögerung der -κη und -n-Impulae im Verzögerungszähler 3 und 10. ^v

Wenn in der Leitung 9 ein digitales Eingangssignal von der Zahl η = 125, entsprechend 45 » vorhanden ist, dann werden +n-Impuise durch den Koinzidenzdetektor 5 beim 125sten Intervall des Kreises des Zählers 2 erzeugt. Danach wird beim 875steri Intervall ein -η-Impuls erzeugt. Beide Impulse sind in Fig.4(c) dargestellt.

Die +n und -n-Impulsβ werden durch Verzögerungszähler 3 und 10 um l/h des Zyklus bzw. Kreises des Zhhlers 2 verzögert und nehmen dann die neuen in Fig. Cd) gezeigten phasenverschobenen Lagen ein. Diese +n und -η-Impulse schalten die Torschaltung l4 bei '15 ein und bei 135 aus, bei der angenommenen Eingangszahl η = 125. Fig. 4 (e) zeigt die sicli ergebende trigonometrische Sinusfunktion, welche symmetrisch um die 90 Bez.ugslage ist .

Die +n und -η-Impulse werden durch die Gatter 11 bzw. 12 gedehnt und es entstehen die in den Fig. Mf) ψ und k(g)gezeigten Signale. Diese gestreckten Impulse 50'■' und 51' werden in der Summenschaltung 13 addiert, das Signal 42', welches in Fig. 4(h) gezeigt ist

entsteht, und welches sich von 315 bis 225 erstreckt. Zwischen 45 und 135 überlappen sich die Impulse 50' und 51' und es entsteht ein entsprechender Bereich mit großer Amplitude des Signals 42'. Ein Maßstabsveränderung der Amplitude mag erforderlich sein,um die relativen Amplituden der Sinuskornponenten, hervorgerufen: durch die Sinus— und KosiBUs-Rechteclwellensignaie, gleichzumachen.

. BAD ORIGINAL

909851/1373

..".-..■■ . TS3U188

5355/O5 Gr/Eni - 31 - 10. Juni I969

Die Komponenten der Grundschwingung, welche aus den Sinus- und Kosinu.s-lieehleckwellensignalen durch die Filter l6 und l8" abgeleitet werden sind als ausgezogene Kurven in den Fig. 'i(i) und ¹I (j ) gezeigt. Da der Eingang ^3 betrug, sind die Sinus- und Kosinusamplituden gleich. Wenn der Eingang GO entspricht, dann sind die Amplituden der Komponenten der Grundsehwingung des Sinus- und 'Kosinussignals so wie die gestrichelt gezeichneten Linien der Fig. 'l (i ) und h ( j ) Die Kosinusaniplitudc ist kleiner als die Sinusamplitude, da der Sinus von 60 größer ist als der Kosinus von 60 . Die Komponenten der fünfundzwanzigsten Oberschwingungen der Sinus- und Kosinus-Rechteckwellen Ί1' und k2' sind in den Fig. ¹I (k) bzw. ^i(I) gezeigt. Die Dezugssignale von den Filterschaltungen 19 und 20 sind nicht gezeigt; diese Signale wäVen ihrer Form nach ähnlich den in den Fig. Mi) und 4(k) gezeigten Wellenformen, jedoch mit unterschiedlichen bzw. anderen Amplituden. _

" - 32 *■·■■- Patentansprüche -^:

90985 1/ 137 3 ' . "- ,-■ . ;-

SAD ORIGINAL

Claims

5355/O5/'ir/V*a - \^r — ~- ίο. Juni 1969 Λ

Patentansprüche

ί 1. jLagemefisystem mit mehreren Lagemeßvorrichtungen unterschiedlicher Signifikanzen, dadurch g e kenn ze i chne t, daß Signalgenerat—oren vorgesehen" 'Sind zum Liefern erster analoger Signale einer bestimmten Frequenz an eine Lagemeßvorrichtung und zweiter analoger Signale, die eine mit der bestimmten Frequenz harmonisch verknüpfte Frequenz aufweisen, an eine andere Lagemeßvorrichtung, wobei die Lagemeßvorrichtungen zu den jeweiligen Frequenzen proportionale Ansprechempfindlichkeiten aufweisen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e ic h-. net, daß jede Lagemeßvorrichtung einen stationären Teil und einen relativ beweglichen Teil aufweist, wobei mehrere relativ bewegliche Teile zur Durchführung einer (mechanischen) Bewegung mit gleicher Geschwindigkeit miteinander verbunden sind.

3» System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η ze ich η e t, daß die Signal generatoren Recht-» eckwellensignale erzeugen, welche Pulsbreiten aufweisen, die von trigonometrischen Funktionen eines Winkels θ abhängen, und daß eine erste ."'Filter-.-

" schaltung vorgesehen ist, die mit der einen Lage-

'.... meßvorrichtung eleküisch verbunden sind, so daß

durch sie nur die komponenten der Rechteckwellensignale mit einer bestimmten Frequenz hindurch gehen, und daß eine zweite mit der anderen Lagemeßvorrichtung elektrisch verbundene Filterschaltung vorgesehen ist, so daß durch diese nur die Komponenten der ."Recht-"-'. ..'".-■ eckswellensignale mit der genannten harmonisch verknüpften Frequenz hindurch gelangen.

k. System nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η -ze ic.h n-'-e t, daß die bestimmte Frequenz die

909851/1373 - 33 -

5355/05/Gr/Wn - &T - 10. Juni 1969

"Grundfrequenz der genannten HechteckswellensignnIe ist und daß die harmonisch verknüpfte Frequenz eine ungeradzahlige Oberschwingung der Grundschwingung ist.

5t System nach Anspruch 3 oder ¹I, dadurch ge k e η η ζ e i c 'h" η e t, daß die trigonometrischen Funktionen Sinus- bzw. Kosinusfunktionen sind und daß die relativen Größen der Sinus- und Kosinus-Rechteckwellensignale in gleicher Weise maßstäblich geändert, z.B. gleich gemacht werden. ~ ,

6· System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lagemeßvorrichtung induktiv gekoppelte Teile aufweist und ein von einem Vergleich der relativen Verschiebung der induktiv gekoppelten Teile mit einem Eingangssignal aus trigonometrisch bezogenen Analogsignalen abhängiges Fehlersignäl erzeugt.

7· System nach Anspruch 6, dadurch g e ke η η ζ e i c h-, η e t, daß die bestimmte Frequenz F und die genannte harmonisch verknüpfte Frequenz hF beträgt, wobei das Fehlersignal von der einen Lagemeßvorrichtung die relative Verschiebung innerhalb eines Kreises bzw. Zyklus dieser Vorrichtung darstellt, und wobei das Fehlersignal von der anderen Lagemeßvorrichtung . die relative Verschiebung innerhalb des Bruchteils l/h eines Zyklus der anderen Lagemeßvorrichtung darstellt.

8. System nach Anspruch 6 oder 7, dadurch g e k en η zeichnet, daß es ferner Mittel zur Anwendung des Fehlersignals der einen. Lagemeßvorrichtung., wenn dessen Größe über einen vorbestimmten Wert liegt und Mittel zur Anwendung des Fehlersignals von einer anderen der Meßvorrichtungen, wenn das Fehlersignal von der einen Lagemeßvorrichtung unterhalb einem vor bestimmten Wert liegt, umfaßt»

909851/137 3

5355/O5/Gr/Vfn -^r*. 10. Juni 196^

9. System nach Anspruch 0, dadurch g e k η η η Z eic h η et, daß es ferner eine Torsehn Itung zum Zuführen des Fehlersignals von einer Lagemeßvorrichtung geringer Signifikanz nn die Mittel zur Anwendung aufweist, nach der Maßgabe_t. daß die Amplitude des Fehlersignals von einer Lagemeßvorrichtung ' größerer Signifikanz unter einen vorbestimmten Wert abgefallen ist.

10. System nach Anspruch 9» dadurch g e k e η η -. zeichne t, daß die Torschaltung ein mit einer Zener-Diode verbundenes ■ Gatter umfaßt, wobei das Gatter ein erstes Fehlersignal von einer Lagemeßvorrichtung relativ großer Signifikant liefert, wenn das erste Fehlersignal über dem Schwellwert der Zener-Diode liegt und ein Fehlersignal von einer anderen Lagemeßvorrichtung von relativ kleiner Signifikanz liefert, wenn das erste Fehlersignal unterhalb des genannten Schwellwerts liegt.

11. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 10, dadurch g e-k en η ζ e ic h η et, daß es ferner einen Phasendetektor zum Aufspüren der Fehlersignale und Mittel umfaßt, die mit den Signalgeneratoren zwecks Versorgung des genannten Phasendetektors mit einem Bezugssignal, dessen Frequenz zu derjenigen des ermittelten Fehlersignals korrespondiert, zusammenarbeiten.

12. Gerät nach dem System gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch ge k e η η ζ ei c h η e t, daß die genannten Mittel zur Anwendung aus einem Servoantrieb bestehen, der zum Antreiben der relativ beweglicten Teile in einer jedes der P.ehlersignale auf einen kleinen Wert reduzierenden Richtung dient. .' .; .-.--.' ,·■■·■....,:

;: .■■■.■' . ■■- "," ■■-.■ 35 -" -^: ' ;;■■.■

909851/1373

5 355/i>5'/G'r/Wa - ytr- 10. Juni I9&9;

13· Gerat nach Anspruch 12 und nach dem System geiii.iß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11', dadurch g e k ο η η ζ e i c h η e t, dail die Signal generatoren einen Digital-Analog-Konvertor umfassen, der eine digitale Zahl aufnimmt und analoge Signale liefert, welche trigonometrische Funktionen eines die genannte d-igitale* Zahl kennzeichnenden Winkels darstellen.

lk. System' nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Signalgeneratoren ein Gerät zum Umwandeln digitaler Daten in analoge Signale, welche eine Lage repräsentieren, umfassen, ferner erste Mittel zum Erzeugen mindestens eines Paares von Impulsen, die jeweils gleich weit, aber auf verschie- denen Seiten einer periodisch wiederkehrenden Bezugslage angeordnet sind, sowie zweite Mittel, welche auf ein Paar der genannten Impulse ansprechen zum Erzeugen eines ersten Anzahl analoger Signale mit Frequenzen, die mit der periodischen Wiederkehrrate der Bezügslage harmonisch verknüpft sind, wobei jedes der genannten Analogsignale eine erste trigonometrische Funktion repräsentiert und eine Amplitude aufweist, welche eine Funktion der durch die genannten Daten repräsentierten Lage ist.

15· System nach Anspruch l*i, dadurch g e k e η η ζ eic hn e t , daß es dritte Mittel umfaßt, welche von dem genannten Paar von Impulsen abhängen, zum Erzeugen einer zweiten Anzahl analoger Signale, welche Frequenzen aufweisen, die mit der periodischen Wiederkehrrate der Bezugsposition harmonisch verknüpft sind, wobei jedes der Signale der genannten zweiten Anzahl eine trigonometrische Kofunktion der ersten trigonometrischen Funktion repräsentiert und wobei jedes eine Amplitude als Funktion der durch die genannten Daten repräsentierten Position aufweist.

- 36 -

909851/T373

ORIGINAL.

5355/05 Gr/Em - 36 - 10. Juni I969

l6. System nach Anspruch 15, dadurch ge k en η - . ze ivC""h-'-n e t , daß die periodische Wiederkehrrate die Grundfrequenz der genannten ersten und zweiten Anzahl von Signalen festlegt, wobei die genannten ersten und zweiten Signare jeweils Signale mit der Grundfrequenz und mit einer ungeraden harmonischen Oberschwingung zur Grundfrequenz umfaßt, wobei die genannten harmonischen Signale Amplituden aufweisen, welche zur Amplitude des Grundsignals proportional s i nd.

17· System nach Anspruch Ik, dadurch g e k e η η — zeichnet, daß es dritte Mittel umfaßt, die auf ein zweites Paar der genannten Impulse zum Erzeugen einer zweiten Anzahl von analogen Signalen ansprechen, welche mit der periodischen Wiederkehrrate des Bezugspunkts harmonisch verknüpft sind, wobei jedes der genannten Signale eine trigonometrische Kofunktion der genannten ersten trigonometrischenFunktion repräsentiert;

18. System nach Anspruch ik, dadurch - g e k e η η -

ζ ei c h η et, daß die zweiten abhängigen Mittel Mittel umfassen, die durch das genahnte Paarvon^^ Impulsen betätigbar sind zum Erzeugen eines Signals von einer Impulsbreite, welche -gleich ist der Entfernung der genannten Impulse, und ferner Mittel zum Filtern der genannten Signale zum Erzeugen der genannten ersten Anzahl analoger Signale.

19. System nach Anspruch lA, dadurch g e k e η η zeich net ,daß es dritte auf das genannte Paar von Impulsen ansprechende Mittel zum Erzeugen einer zweiten Anzahl analoger Signale umfaßt, deren Frequenzen zur periodischen Wiederkehrrate des Bezugspunktes harmonisch verknüpft sind, wobei jedes der Signale der zweiten Anzahl eine trigononietrisiche Ko-

■' ^:- ". / - ^: ■■■■■ ■■.■■■■■■■■· - : ■■/..■.■-■■ - ■ ;;.■*;.37-■--■■■";^;.. 9098S1/T373

5355/05 Gr/Em" » 37 - 10. Juni I969

funktion der genannten ersten trigonometrischen Funktion repräsentiert, wobei die genannten dritten Mittel Mittel zum Addieren der Impulse und Mittel zum Filtern der genannten addierten Impulse zum Erzeugen einer zwei· ten Anzahl analoger Signale aufweisen.

20. System nach Anspruch - 1Ί» g e k e η η ζ e i c h η e t durch dritte, auf das genannte eine Paar von Impulsen ansprechende Mittel zum Erzeugen einer zweiten Anzahl von analogen Signalen, deren Frequenzen mit der periodischen Wiederkehrrate der Dezugslage harmonisch verknüpft sind, wobei jedes der Signale der zweiten Anzahl eine trigonometrische Kofunktion der genannten ersten trigonometrischen Funktion darstellt und eine Amplitude als Funktion der durch die genannten Daten repräsentierten Position aufweist, und daß Mittel zum gleichmäßigen Vergrößern der Impulsbreiten der genannten Impulse vorgesehen sind, wobei die Amplitude der genannten zweiten Anzahl von Signalen vergrößert ist,

daß die genannten Mittel ferner Mittel zum Addieren der genannten Impulse und Filtern der addierten Impulse zum Erzeugen der genannten zweiten Anzahl von Signalen umfassen, wobei die genannte Dezugslage zwischen den addierten Impulsen.in eine andere Lage verschoben wird als Ergebnis der Vergrößerung der Impulsbreite der genannten Impulse,

■und daß die zweiten ansprechenden bzw. abhängigen Mittel ferner Mittel zum Betätigen eines Gatters für das Intervall zwischen den genannten Impulsen umfassen, welche wiederum Mittel zum Verschieben des Bezugspunktes zwischen den das genannte Gatter betätigenden Impulsen um einen der Verschiebung des Bezugspunktes zwischen den addierten Impulsen gleichen Betrag und Mittel zum Filtern des genannten Signals vom Gatter zum Erzeugen einer ersten Anzahl· analoger Signale,einschließen.

90985171373

5355/05 Gr/Em - 3Ö - 10. Juni I969

21. System nach Anspruch l'l, g e k e η η ζ e ic h η e %-.. durch die Kombination dritter auf das genannte eine Paar von Impulsen ansprechender Mittel zum Erzeugen einer zweiten Anzahl analoger Signale, deren Frequenzen mit der periodischen Wiederkehrrate der Bezugs-.positioQ .harmonsich verknüpft sind, wobei jedes Signal der genannten zweiten Anzahl eine trigonometrische Kofunktion der genannten ersten trigonometrischen Funktion repräsentiert und jedes eine Amplitude als Funktion der durch die genannten Daten repräsentierten Lage aufweist und daß Mittel zum gleichmäßigen Vergrößern der Impulsbreite der genannten Impulse vorgefe sehen sind, wobei die Amplitude der genannten zweiten

Anzahl von Signalen vergrößert ist,

mit Mitteln zum Addieren der genannten Impulse und Filtern der genannten addierten Impulse zum Herstellen einer zweiten Anzahl von Signalen, wobei die genannte Bezugslage zwischen den addierten Impulsen in eine andere Lage verschoben wird als Ergebnis des Anwachsens der Impulsbreite der genannten Impulse,

und mit Mitteln zum Betätigen eines Gatters für das Intervall zwischen den genannten Impulsen, welche wiederum Mittel zum Verschieben des Bezugspunktes zwischen den das genannte Gatter betätigenden Impulsen fe um einen der Verschiebung des Bezugspunktes zwischen

den addierten Impulsen äquivalenten Betrag aufweisen bzw. einschließen,

und ferner mit.Mitteln zum Filtern der genannten Signale vom Gatter zum Erzeugen der genannten ersten Anzahl' von Analogsignalen, .

und schließlich mit Mitteln zum Reduzieren der Amplitude der genannten\addierten Impulse relativ zur Amplitude des Signals vom genannten Gatter, ,wobei die Amplituden der Analogsignale, welche durch die"ge- ■ nannten zweiten und dritten Mittel erzeugt sind,

■.'■;■■': ■ : ;.■■'■ ; ■' \ \ - 39

909851/1373

5355/05 Qr/Em - 39 - 10. Juni I969

gleich sind für jede Frequenz und die durch die genannten Analogsignale repräsentierten trigonometrischen Funktionen.

22. System nach Anspruch 14, "dadurch. g e k e η η ζ e i c ·ϊι η e t , daß es dritte auf das genannte eine Paar von Impulsen ansprechende Mittel aufweist, zum Erzeugen einer zweiten Anzahl analoger Signale mit Frequenzen, die mit deV periodischen Wiederkehrrate der Bezugslage harmonisch verknüpft sind, Wobei jedes der Signale der genannten zweiten Anzahl eine trigonometrische Kofunktion der genannten ersten trignometrischen Funktion repräsentiert und jedes eine Amplitude als Funktion der durch die genannten Daten repräsentierten Lage aufweist, und daß eine Mehrzahl von Lagemeßvorrichtungen vorgesehen ist, von denen jede relativ bewegliehe Teile umfaßt, wobei eines dieser Teile eine Anzahl von derart geometrisch angeordneten Wicklungen aufweist, daß ihre Anordnung eine Funktion der durch die genannten Signale repräsentierten trigonometrischen Funktion und Kofunktion ist, wobei der genannte andere Teil eine Wicklung aufweist, die induktiv gekoppelt ist mit der genannten Anzahl von Wicklungen, zum Erzeugen eines Ausgangssignals, als Funktion der relativen Position der genannten Teile,

und daß erste Mittel vorgesehen sind, die ein Signal von den genannten zweiten abhängigen Mitteln mit einer der in einer bestimmten geometrischen Beziehung angeordneten Wicklungen einer ersten der genannten Lägemeßvorriehtungen verbinden, sowie zum Verbinden-eines Signals von den dritten abhängigen Mitteln mit einer anderen in bestimmter Weise geometrisch angeordneten Wicklung der genannten ersten Lagemeßvorrichtung, wobei die genannten Signale die gleiche Frequenz haben,

" - 40 -

90985t/i373

5355/05 Gr/Em - **sr- ΙΟ. Junil969

/;;:;■■ -;;.-. mo ■_:: ■ ■ ; ■ und daß zweite Mittel vorgesehen sind, welche ein unterschiedliches Signal von den genannten zweiten abhängigen Mitteln mit einer der geometrisch in bestimmter Weise angeordneten Wicklungen einer zweiten Lagemeßvorrichtung verbinden und zum Verbinden eines unterschiedlichen Signals von den genannten dritten abhängigen Mitteln mit einer anderen der geometrisch in bestimmter Weise angeordneten Wicklungen der zweiten Lagemeßvorrichtung, wobei die genannten Signale die gleiche Frequenz haben, und daß die durch die genannten ersten Mittel verbundenen Signale eine Fre- ~ quenz aufweisen, die ein Mehrfaches der Frequenz der durch die genannten zweiten Mittel verbundenen Signale ist,

und daß Mittel zum Aufspüren eines Ausgangssignals von der mit der Anzahl von Wicklungen der ersten Lagemeßvorrichtung induktiv gekoppelten Wicklung vorgesehen sind, welche Mittel zum Aufspüren eines Ausgangssignals von der mit der Mehrzahl von Wicklungen der zweiten Lagemeßvorrichtung induktiv gekoppelten Wicklung umfassen, . .

und daß vom Ausgangssignal von der zweiten Lagemeßvorrichtung abhängige Mittel zürn Antreiben der genannten relativ beweglichen Teile bis das Signal innerhalb vorherbestimmter Grenzen ist, vorgesehen sind, welche Mittel· zum Antreiben der genannten relativ beweglichen Teile mit dem Signal von der ersten Lagemeßvorrichtung umfassen, wenn das genannte Signal innerhalb der genannten Grenzen liegt und bis das genannte Signal Null wird.; ■■■■■ .' '·■ . - ■."■■-. ; - - :