DE2046938A1 - Detektorvorrichtung fur eine zeith ehe Abweichung in einem Geschwindigkeits regler - Google Patents

Detektorvorrichtung fur eine zeith ehe Abweichung in einem Geschwindigkeits regler

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DE2046938A1
DE2046938A1 DE19702046938 DE2046938A DE2046938A1 DE 2046938 A1 DE2046938 A1 DE 2046938A1 DE 19702046938 DE19702046938 DE 19702046938 DE 2046938 A DE2046938 A DE 2046938A DE 2046938 A1 DE2046938 A1 DE 2046938A1
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Jean Michel Savigny sur Orge Cathenn (Frankreich)
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Alcatel Lucent SAS
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Description

DR. MULLER-BOR6 Dl PL-PHYS, DR. MANITZ Dl PL-CH EM. DR. DEU FEL DIPL-ING. FINSTERWALD DIPL-ING. GRÄMKOW
PATENTANWÄLTE
23. SEP. 1I7I
Ve/Sv - G 2235
COMPAGNIE GEEERALE D1ELECTRICITE
4-, rue la Boetie, Paris 8, Frankreich
Detektorvorrichtung für eine zeitliche Abweichung in einem Geschwindigkeitsregler
Die Erfindung "betrifft die Erfassung einer zeitlichen Abweichung und insbesondere die Bildung eines elektrischen "Ausgangs"-Signals,. welche die zeitliche Abweichung zwischen zwei "Eingangs"-Signalen mit bekannten Formen darstellt, welche sich zumindest teilweise zeitlich überlappen. Ein solches Ausgangssignal wird hier nachfo^nd als Abweichungssignal bezeichnet. Die Erfindung betrifft insbesondere, Jedoch nicht ausschließlich, denjenigen Fall, in welchem diese Eingangssignale periodisch sind und benachbarte Frequenzen iiufweifjeii. Im Falle sinusförmiger "Eingangs"-Signale entspricht die Abweichurigserfassung, wie sie oben festgelegt ist, einem Phasenvergleich.
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Dr. MOIIer-Bore Dr. Manitz · Dr. Deufel · Dipl.-Ing. Finilerwald Dipl.-Ing. Grflmkow Braunichweig, Am BOrgerpork 8 8 München 22, Robtrl-Koch-Straße 1 7 Stuttgart - Bod Cannitalt Telefon (0531) 2 84 87 Tilefon (0811) 22 51 10, Τ·Ι·χ 522050 mbpat Marktitraß· 3, Telefon (0711) 5Ä7201
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Es ist bekannt, daß der Phasenvergleich insbesondere zur Regelung einer Verlagerungsgeschwindigkeit verwendet wird. Diese Verlagerung wird mittels des Jlusgangssignals eines Lesers markiert, bezüglich dessen sich eine Spur verlagert, auf welcher vorab ein periodisches Signal aufgezeichnet wurde. Beispielsweise ist es im Falle der Regelung der Geschwindigkeit der Drehung einer Scheibe bekannt, auf dieser letzteren einen Winkelkodierer anzubringen, d.h., eine kreisförmige Spur, deren Farbe periodisch zwischen schwarz und weiß wechselt und welche vor einem elektrooptischen Detektor (Leser) vorbeiläuft. Die Frequenz des Ausgangssignals dieses Detektors ist dann der Drehgeschwindigkeit der Scheibe proportional. Ein Phasenvergleich zwischen diesem Detektorsignal und einem Bezugssignal, welches durch einen Oszillator mit genau bestimmter Frequenz oder dürfe eine, elektronische Uhr geliefert wird, liefert dann ein Fehlersignal, das die Leistungseinheit der Scheibenantriebsvorrichtung steuert. Die Geschwindigkeit der Scheibe wird somit auf die Oszillatorfrequenz geregelt und daher im allgemeinen stabilisiert. Wenn man mit Hilfe einer solchen Regelkette eine hohe Genauigkeit erreichen möchte, können mehrere Mittel verwendet werden: man kann zunächst die Verstärkung der Regelschleife vergrößern. Man kann außerdem versuchen, ein Fehlersignal zu erreichen, welches so schnell wie möglich den Veränderungen der Abweichung zwischen dem Detektorsignal und dem Bezugssignal folgt. Unglücklicherweise ist es schwierig, eine Phasenmessung in einer Zeit vorzunehmen, welche innerhalb einer Halbperiode des Detektorcignals liegt. Dies ist nicht gravierend, solange diese Halbperiode klein ist in bezug auf die .Ansprechzeit der Steuerkette. Im entgegengesetzten Falle, der häufiger auftritt, wenn eine genaue Regelung erwünscht ist, führt diese Verzögerung zu einer Unverträglichkeit zwischen der Stabilität der Regelschleife und einer erhöhten Verstärkung. Man kann daher versuchen, die Größe der Halbperiode des Abtastnignelij, bzw. der, Detektorls zu verkleinern, indem die räumliche FoI^e der. v\\f der
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Spur aufgezeichneten optischen Signals vergrößert wird, d.h., indem die anzahl der Teilstriche des Vinkelkodierers vergrößert wird. Wenn die zu regelnde Drehgeschwindigkeit verhältnismäßig gering ist, wird eine ausreichende Vergrößerung der .anzahl der Teilstriche schwierig durchführbar, und sie wird in jedem Feile sehr beschwerlich.
Der Erfindung liegen JöLgende Zielsetzungen zugrunde:
Die Schaffung eines Zeitabweichungsdetektors-, v/elcher die Bildung eines Abweichungssignals gestattet, das in quasi momentaner Weise den Veränderungen der zeitlichen Abweichung zwischen zwei Signalen folgt.
Die Schaffung einer gegenüber herkömmlichen Anordnungen genaueren Geschwindigkeits-Regelvorrichtung.
Die Schaffung einer Drehgeschwindigkeits-Steuervorrichtung in der Weise, daß diese Steuerung auch dann genau bleibt, wenn die Drehgeschwindigkeit gering wird und dies ohne Erhöhung der Anzahl der Teilstriche des verwendeten Winkelkodierers.
Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß ein Zeitabweichungsdetektor vorgesehen ist, welcher die Bildung eines elektrischen "Abweichungs"-Signals gestattet, welches der zeitlichen Abweichung zwischen zwei Eingangssignalen mit bekannten Formen proportional ist, von denen das eine "Bezugssignal" genannt wird und das andere als "Detektorsignal" bezeichnet wird, daß dieses Detektorsignal sich in monotoner Weise verändert, daß der Detektor einen Sägezahngenerator aufweist, d.h., einen Generator, welcher ein Signal erzeugt, dessen Veränderung als Funktion der Zeit bis zu einem Zeitpunkt eines plötzlichen Übergangs linear ist, viel eher von den Eingängesignalen abgeleitet ist, daß der Detektor im
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übrigen Ausgangsorgane aufweist, Vielehe auf die Amplitu.de dieses Sägezahns ansprechen und dazu geeignet sind, das Abweichungssignal zu bilden, wobei der Detektor dadurch ausgezeichnet ist, daß er einen "Bezugs"-Generator umfaßt, welcher durch das Bezugssignal gesteuert ist und einen "Bezugs "-Sägezahn liefert, weiterhin einen "Detektor"-Generator besitzt, welcher das Detektorsignal empfängt und ein Signal liefert, dessen Größe eine vorgegebene Funktion dieses Detektorsignals ist, daß diese Funktion derart gewählt ist, daß der bekannten Form dieses Eingangssignals Rechnung getragen ist, daß das auf diese Weise gelieferte Signal ein Sägezahn ist, welcher als "Detektor-Sägezahn" bezeichnet wird, daß diese zwei Sägezähne dieselbe Neigung aufveLsen, daß die Ausgangsorgane dazu geeignet sind» ein ..ibweichungssignal zu bilden, welches für die Differenz zwischen den Augenblickswerten, dieser zwei Sägezäline repräsentativ ist.
Die Umformung des Detektorsignals bekannter Form in ein Sägezahnsignal gestattet es, eh Abweichungssignal zu erhalten, welches während der gesamten Dauer der Koexistenz dieses ..btastsignals mit dem Bezugs-Sägezahn kontinuierlich vorhanden ist. Um diese Umformung zu ermöglichen, ist es offensichtlich erforderlich, daß das Detektorsignal nicht nur eine im voraus bekannte Form aufweist, sondern auch, daß seine Veränderung monoton ist, d.h., daß diese Veränderung stets in selben Sinne erfolgt. Das Detektorsigrial kann beispielsweise durch ein sinusförmiges Signal gebildet werden, welches ausschließlich zwischen einem Minimum und einem darauf folgenden Kaximum betrachtet wird. Das Interesse an der Bildung eines solchen kontinuierlichen Signals geht auf die Totsache zurück, daß dann, wenn das Detektorsignal während seiner Vex1-änderung vorauseilt oder nacheilt, daraus sofort eine Defor-
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mation des ,/Jbtastsägezahns oma eine Veränderung des Abweichungssignals resultieren.
In der Praxis sind die Detektor- und die Bezugssignale meistens periodisch und synchron, und Harmonische oder Uiiterharmoiiische dieser Signale sind in der Weise gewählt, UTii zwei Sägezahnsignalen ein und dieselbe entsprechende Periode zu geben. Außerdem besteht Interesse daran, ein Abweichungssignal zur Verfügung zu haben, welches durch die Übergänge der Sägezahnsignale nicht beeinflußt wird, von denen es gebildet ist. Aus diesem Grunde wird gemäß der Erfindung eine Kompensationsschaltung vorgesehen, welche dazu geeignet ist, zu verhindern, daß der Pegel dieses Abweichungssignals durch die plötzlichen Übergänge dieser Sägezahnsignale beeinflußt wird.
Iu der Praxis wird weiterhin das Bezugssignal meistens durch eine elektronische Ohr synchronisiert und weist eine konstante Frequenz auf. Es ist jedoch offensichtlich, daß die Erfindung euch in den Falle anwendbar ist, in welchem nicht nur des Detektorsignal, sondern auch das Bezugssignal vorauseilen oder nacheilen kann. Beispielsweise ist in dem Falle, in welchem dos Abweichungssignal als Fehlersignal einer Geschwindigkeitsregelkette verwendet wird, die Erfindung ebenso anwendbar, wie sie offensichtlich anwendbar ist, für den FpII, daß in einer besonders genauen Weise eine Geschwindigkeit nuf eine andere Geschwindigkeit geregelt werden soll, volcho Gchw.'uikungen unterworfen ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:
Fig. 1 ein Blockschema der Anordnung eines Geschwindigkeitsstabilisators, welcher einen erfindungsgemäßen Zeitabweichungsdetektor aufweist,
Fig. 2 die Variationen einer bestimmten Anzahl von elektrischen Signalen als Funktion der Zeit, welche in dem Detektor gemäß der Fig.1 fließen, wobei die Pegel 0 gegebenenfalls in gestrichelten Linien dargestellt sind,
Fig. 3 und 4- in detaillierterer Weise bestimmte Elemente des Detektors gemäß der Fig. 1 und
Fig. 5 sin Teirblockdiagramm als "Ikdante der Fig. 1 und 4-,
Das Ziel des Detektors gemäß der Fig. 1 besteht darin, eine genaue Stabilisation der Drehgeschwindigkeit einer Scheibe zu gestatten, welche durch einen Kotor 4- mit geringer Drehgeschwindigkeit angetrieben wird. Zu diesem Zweck ist die Scheibe mit einem in der Figur in einfacher Weise dargestellten Winkelkodierer ausgestattet, und zwar zur größeren Klarheit durch periodische Teilungen, welche auf den Umfang dieser Scheibe 2 gezeichnet sind. Tatsächlich sind solche Teilungen auf zwei Spuren angeordnet, welche die Scheibe 2 trägt, und diese laufen vor zwei elektro-optischen Detektoren 6 und 8 vorbei, welche alle beide ein Ausgangssignal mit iu wesentlichen sinusförmiger Veränderung liefern. Diese zwei Detektoren sind in der Weise angeordnet, daß ihre um 90° phasenverschoben sind. Diese Ausgangssignele werden hier mit A und B bezeichnet und sind im Diagramm 201 der Fig. dargestellt. Sie bilden das oben erwähnte Detektorsignal. Sie werden einem Detektorgenerator 10 zugeführt, dessen Stiniktur und Wirkungsweise später beschrieben uoixU Dieser Geneurtor liefert ein Säcezalm-i.usganf;::;r.igual S, v/elcher, ruf die Sig-
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iiale A und B synchronisiert ist und im Diagramm 205 der Fig.2 dargestellt ist, wobei jeder der Sägezähne einem Viertel der Periode des Signals A entspricht. Das Signal S wird einer Surimationseinrichtung 12 zugeführt, welche außerdem ein Sägezahnsignal - P empfängt, welches durch einen Bezugsgenerator 14 geliefert wird, der durch eine elektronische Uhr 16 über eine Anpassungsschal turg 18 synchronisiert ist.
Diese Organe sind in der Weise angeordnet, daß dann, wenn die Geschwindigkeit der Scheibe 2 einen geeigneten Wert erreicht hat, das zum Signal - P symmetrische Signal P, welches im Diagramm 217 der Pig.2 dargestellt ist, mit dem Signal S mit einer geringen zeitlichen Abweichung identisch ist. Wenn daher in der Sumniereinrichtung 12 die Summe S-P gebildet wird, erhält man ein Rechtecksignal, wie es durch das Diagramm 219 der Fig.2 dargestellt ist.
Es ist ersichtlich, daß dieses Signal nur zwei Werte darstellt, einen maximalen positiven und einen minimalen negativen, mit einem steilen Übergang in jedem der Zeitpunkte, in welchem entweder das Signal S oder das Signal P selbst einen solchen Übergang aufweisen. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß das Signal S um ein Viertel seiner Periode gegenüber dem Signal P vorauseilt. Daraus folgt, daß während drei Viertel seiner Periode das Signal S-P einen positiven Wert aufweist, welcher der fraglichen Vorauseilung proportional ist und daß während eines Viertels seiner Periode dieses Signal einen negativen Wert besitzt, welcher gleich diesem um die gemeinsame Amplitude der Sägezähne S und P verminderten positiven Wert ist. Dieser negative Wert ist in seinem Absolutwert grosser als dieser positive Wert, und zwar in der Weise, daß der Kittelwert des Signals S-P über eine vollständige Periode Hull ist. nachfolgend wird der positive Wert im Falle dieser Figur dec Signals S-P als "gewöhnlicher Wert" bezeichnet, welchen dieses Signal während des größten Teils einer Periode
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aufweist, und es wird derjenige Wert, welchen es während der übrigen Zeit aufweist, als "außergextföhnlicher Wert" bezeichnet. Es ist klar, daß dieser gewöhnliche Wert negativ ist, wenn das Signal S gegenüber dem Signal P nacheilt. In allen Fällen ist der außergewöhnliche Wert im Absolutwert größer als der gewöhnliche Wert, besitzt entgegengesetztes Vorzeichen und die Differenz dieser zwei Werte ist gleich der gemeinsamen Amplitude der zwei Signale S und P. Da diese Signale periodisch sind, ist es offensichtlich, daß die zeitliche Abweichung des Signals S in bezug auf das Signal P, eine Abweichung, Vielehe positiv (Voreilung) oder negativ
bis auf
(Nacheilung) sein kann, eine ganze Zahl von benachbarten Perioden darüber oder darunter definiert ist. Es ist am einfachsten, unter den verschiedenen Werten denjenigen Wert auszuwählen, welcher den geringsten Absolutwert besitzt, d.h.,welcher durch den gewöhnlichen Wert des Signals S-P dargestellt ist. Diese Auswahl ist im hier beschriebenen Falle einer Geschwindigkeitsregelung vorteilhaft. Es bestehen jedoch offensichtlich auch andere Auswahlmöglxchkexten, und man könnte insbesondere einen Abweichungswert mit vorgegebenem Vorzeichen auswählen, d.h., den Fall betrachten, daß das Signal S beispielsweise immer gegenüber dem Signal P nacheilt.
Da der gewöhnliche Wert des Signals S-P dazu verwendet· wird, um das Jbweichungssignal festzulegen, besteht offensichtlich Interesse, wie es im übrigen bereits erläutert wurde, dieses letztere Signal im Laufe einer Periode kontinuierlich zu gestalten, d.h., im Falle der Figur dem außergewöhnlichen Wert des Signals S-P ein Kompensationssigiial M hinzuzufügen, welches einen Wert besitzt, der gleich der Amplitude der Sägezähne ist. Dieses Kompensationssignal ist im Falle der Figur positiv und wäre im Falle einer Verzögerung des Signals S
es gegenüber.dem Signal P' negativ. In allen Fällen besitzt/die Form einer Rechteck-Impulsfolge mit einer Dauer, die unterhalb einer Halbperiode der Signale S und P liegt und deren Vorder- und Rückflanken den Übergangszeitpunkten des einen
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und des anderen dieser Signale entsprechen. Das Kompensationssignal H ist durch, das Diagramm 221 der Pig.2 dargestellt, und das Abweichungssignal E ist gleich S-P+ll ist durch das Diagrsia 223 derselben Figur dargestellt. Dieses JLbweichungssignal folgt augenblicklich den Veränderungen des zeitlichen Abweichungssignals zwischen den Signalen S und P, und zwar nicht nur - wie es bereits erläutert wurde - während das Signal S-P seinen gewöhnlichen Wert aufweist, sondern in gleicher Weise, während dieses Signal seinen außergewöhnlichen Wert besitzt, denn dieser letztere ist außerdem bis auf eine Konstante für die zeitliche Abweichung repräsentativ, und das Signal E wird dann von diesem außergewöhnlichen Wert durch Addition eines entsprechenden konstanten Wertes abgeleitet. Es ist zu bemerken, daß das Signal E gebildet wird, ohne daß irgendeine Filterung eine störende Zeitkonstante einführt.
Gemäß der Darstellung in der Fig.1 wird das Signal M durch eine Kompensationsschaltung 20 gebildet, welche einerseits vom Generator 10 ein Signal T empfängt, welches Impulse darstellt, die den Übergängen des Signals S entsprechen und andererseits von der .Anpasnungsschaltung 18 ein Signal R- empfängt, welchen aus Impulsen bestellt, die den Übergängen des Signals P entsprechen. Dies sind diese zwei Typen kurzer Impulse, welche die piiuer der Eechteckiupulse Ii begrenzen. Die Signale T und E-
in
sind der Fig. 2 durch die Diagramme 207 und 213 dargestellt.
Das Abv/eichungssignal S-P+H wird der Steuerschaltung des Kotors 4 über einen Verstärker 22 zugeführt.
hit Hi-lfo der Fig. 3 coil nunmehr der Aufbau und die Wirkungsweise der: Detoktorgenerators 10 beschrieben werden. Dieser Generator eapfängt die Sign&le A und B mit einer Phosenvcrnchiebuiic; von 90°, welche durch die Detektoren 6 und 8 geliefei't werden. Di«;se Signale sind durch dos Diagramm 201 in der Fig. 2 dr-r^ostellt. Sie werden in den Schaltungen J02 und 30yl, ,'.iolic Fi{·;. 3, in dor Weifjo invertiert, daß mr.n im übrigen über die Si^nr-lo X und Ή mit Gntf'jogOuf'jc^'.elzber Ρ1χί·πο zu
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A und B verfügt. Ein erster Differentialverstärker 306 empfängt die Signale B und A und liefert ein .Ausgangssignal C mit dem logischen-Wert eins, wenn B großer als A ist und deiii logischen Wert Null im entgegengesetzten Falle. Ein zweiter Differentilverstärker 308 empfängt die Signale Ϊ3 und A, und liefert ein Ausgangssignal D mit dem logischen Wert eins, wenn B größer ist als A und mit dem logischen Wert Null im entgegengesetzten Falle. Die Signale C und D werden in den Schaltungen 3IO und 312 in der Weise invertiert, daß man im übrigen auch über die Signale C* und T> verfügt. Vier logische UND-Gatter bilden die Zweier-Koinzidenzen dieser vier Signale C, D, G und D~: ein .Gatter 314- empfängt die Signale C und "D, ein Gatter 3I6 die Signale Ü und D~, ein Gatter 3I8 die Signale G" und D und ein Gatter 320 die Signale C und D. Die JLusgangssignale dieser vier logischen Gatter steuern vier Analoggatter 322, 324, 326 und 328, welche im übrigen jeweils die Signale A, 33, A und B empfangen. Die Ausgongssignale dieser vier letzteren Gatter werden an eine Summationsschaltung 330 geführt, welcher eine AbIeitungsschaltung 352 nachgeschaltet ist. Aus dieser anordnung ergibt sich, daß die Summationsschaltung 330 bald das Signal A, bald das Signal B, bald das Signal A, bald das Signal B empfängt. Sie empfängt das Signal A beispielsweise dann, wenn das Gatter 322 durch das Gatter 314 geöffnet ist, d.h., wenn die Signale C und D~ den logischen Wert eins drrstellen, d.h., wenn die zwei folgenden Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind: B größer als A und B kleiner als A, d.h., während eines Viertels der Periode des Signals A, wobei dieses Viertel der Periode auf den Durchgang dieses Signeis durch seinen Hittelwert bei wachsenden Werten zentriert ist. Während dieses Viertels der Periode'weist das sinusförmige Signal A eine im wesentlichen rechteckige Form auf. E« ist leicht zu sehen, daß die übrigen sinusförmigen Signale B, X, B~ in analoger Weise übertragen v/erden, wobei der Bcgirn: der Übertragung des einen mit dem Ende der Übertragung des vorhergehenden zusammenfällt. Das resultierende Signal mit einer angenäherten Sägesahiiform ist im Diagramm 205 der FL^·.,'
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dargestellt. Die Summationssehaltung 330 umfaßt eine VerstlirkungsschaltTtng, welche dazu, geeignet ist, die leichte Krümmung des "bei 203 dargestellten Signals zu korrigieren, und liefert am Ausgang das im Diagramm 205 dargestellte Sägezehnsignal. Die Jlbleitungsschaltuiig 332 gestattet es, die Impulse T zu erhalten.
Die Arbeitsv/eise der Kompensationsschaltung 20 der Fig.1 soll nunmehr mit Hilfe der. Fig.4· "beschrieben werden. Aus der Fig.1 ist ersichtlich, daß die Schaltung 20 von der Aiipessungsschaltung 18 vier Signale Q, (J, R- und E+ empfängt, welche in der Pig. 2 durch die Diagramme 209, 211, 213 und 2^5 dargestellt sind und von dem Bezugssignal abgeleitet sind. Das Signal Q nimmt den logischen Wert eins während der zweiten Hälfte jedes Sägezahne des Signals P an. Das Signal Q nimut den 3qgischen Wert eins während der anderen Hälfte dieses Sägezahns an. Das Signal E+ hat die Form von kurzen Impulsen, welche mit den Aiistiegsflankeii des Signeis Q zusammenfallen. Das Signal E- besitzt die Form von kurzen Impulsen, welche mit den Abfallflankeii desselben Signals Q Eusasmeiif allen, d.h., mit den Zeitpunkten des Übergange dieses Signrls P. Die Kompensationsschaltung 20 empfängt andererseits die kurzen Impulse T, welche durch den Detektorgenerator 10 geliefert werden und mit den Zeitpu.nkten des Übergangs des Signals S zusammenfallen.
Diese Schaltung 20 umfaßt drei TMD-Gatter und drei Flip-Flops, bzw. drei Schaltungen mit zwei stallen Zuständen, welche jeweils einen hohen und einen niedrigen Eingang aufweisen und dazu geeignet sind, durch ein Signal mit dem logischen Wert eins in ihren erregten Zustand versetzt zu werden, welches pn dieceii hohen Eingang geführt ist und durch ein Signal iiit dem logischen Wert eins in ihren Euhezustrnd versetzt zu werden, welches an ihren niedrigen Eingang geführt ist, wobei diecfc Flip-Flops positive JLusgangssignale liefern, -wenn
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sie sich in ihrem erregten Zustand befinden und im entgegengesetzten Falle negative Ausgangssignale liefern. Ein erstes Gatter 402 empfängt auf dem einen seiner Eingänge das Signal Q und auf dem anderen die Impulse T. Der hohe Eingang eines
ersten Flip-Flops 404 ist mit dem Ausgang dieses ersten Getters verbunden, und sein tiefer Eingang empfängt die Impulse E-.■ Ein zweites Gatter 406 empfängt auf dem einen seiner Eingänge das Signal "Q und auf einem anderen die Impulse T. Ein
zweites Flip-Flop 408 ist mit seinem hohen Eingang mit dem
Ausgang dieses zweiten Gatters 406 verbunden und mit seinem
tiefen Eingang mit dem Ausgang des dritten Gatters 410. Dieses letztere empfängt auf dem einen seiner Eingänge die Impulse E- und auf dem anderen das Ausgangssignal des dritten
Flip-Flops 412. Dieses letztere empfängt auf seinem hohen Eingang die Impulse E+, und es ist mit seinem tiefen Eingang mit dem Ausgang des ersten Gatters 402 verbunden. Der Wert des
positiven Ausgangssignals der Flip-Flops 404 und.408 ist
gleich der Amplitude H der Sägezahnsignale S und P. Das Ausgangssignal des Flip-Flops 404 wird mit M+ bezeichnet. Was das Ausgangssignal des Flip-Flops 408 betrifft, so wird dieses
gemäß der Darstellung in der Figur über einen Verbindungskondensator 414 übertragen und mit Hilfe einer Diode 416 begrenzt, welche an Masse gelegt ist, und zwar in der Veise, daß das Ausgangssignal M- der Anordnung, welches durch dieses Flip-Flop, diesen Kondensator und diese Diode geliefert wird, den Wert Null darstellt, wenn das Flip-Flop 408 in seinem erregten Zustand ist und den Wert -H darstellt, wenn dieses Flip-Flop in seinem Euhezustand ist. Selbstverständlich wird in
der Praxis dieses Ausgangssignal durch eine geeignete Anordnung des Flip-Flops 408 erreicht, ohne daß eine solche Kondensator-Dioden- Anordnung verwendet wird, welche nur zur Erleichterung des Verständnisses der Zeichnung dargestellt ist. Was das positive Ausgangssignal des Flip-Flops 412 betrifft, so
stellt dieses den logischen Wert eins dar.
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Das .,.us gangs signal M+ ist im Diagramm 221 der Fig. 2 dargestellt. Es bildet das Kompensationssignal K in dem in dieser Figur dargestellten Falle, in welchem das Signal S gegenüber dem Signal P vorauseilt. Dieses Signal H+ wird tatsächlich durch das Flip-Flop 404 geliefert, wenn das Signal T in der zweiten Hälfte des Sägezahns das Signal P überschreitet, d.h., wenn zwischen einem Impuls T und dem Wert Eins des Signals Q Koinzidenz auftritt, wobei diese Koinzidenz durch das Gatter 402 festgestellt wird, dessen ,oisgangssignal dann mit T zusammenfällt, so daß das Ende eines Impulses M+ festgelegt ist. Das Ende dieses Impulses M+ wird durch das Rücksetzen auf Hull des Flip-Flops 404 durch einen Imnuls R- ausgelöst. Es ist ersichtlich, daß der Beginn und das Ende des Impulses M+ mit den Zeitpunkten des Übergangs der Signale S und P zusammenfällt.
In diesem in der Fig.2 nicht dargestellten Falle, in welchem d&fj Signal S gegenüber dem Signal P nacheilt, stellt das Gatter 406 eine Koinzidenz zwischen dem Signal T und dem Wert eins des Signals Q fest, was die Erregung des Flip-Flops 408 von dem Zeitpunkt dieser Koinzidenz an nach sich zieht, d.h., dor Rückkehr auf Hull des Rechteckimpulses K-. Diese Rückkehr auf Hull würde die Rückflanke dieses Impulses darstellen, dessen Vorderflanke durch die Umschaltung des Flip-Flops 408 in seinen Ruhezustand festgelegt wäre. Dieser übergang in den Ruhezustand wird durch deu Impuls R- gesteuert, welcher dem IiIX)UlL; Φ unmittelbar vorausgeht, und zwar in der Weise, daß die Vorderflanke des Impulses H- mit diesem Impuls R- zusammenfällt und oeine Rückflfmke mit diesem Impuls T zusammenfällt. DLoser Impuls R- imiß jedoch in dem Falle nicht auf das Flip-Flop 408 einwirken, in welchem das Signal S gegenüber de«. Si^ra-l P vorauseilt, denn er; würde dann das unzeibige Auftreten eines Signals; mit negativem Wert hervorrufen« Aus diesem Grunde wird diener Impuls R- über das Gatter 410 übertrogen, welches im Falle eines Vorauseiilens des Signals S bcr de.., ülcairl P p:er;nhlo£;sen int. Zu dienuiu Zweck wer-
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den die Aus gangs impulse des Gatters 402, deren Existenz ein solches Vorauseilen kennzeichnet, dazu verwendet, um das Flip-Flop -412 in seinen Ruhezustand zu versetzen, wodurch das Gatter 410 gesteuert wird. Dennoch darf dieses Schliessen des Gatters 410, indem das Flip-Flop 412 in den Ruhezustand versetzt wird, offensichtlich nicht fortwährend andauern. Aus diesem Grunde wird das Flip-Flop 412 durch die Impulse R+ in den erregten Zustand versetzt. Auf diese Weise ist das Gatter 410 geschlossen, sobald ira Feile eines Vorauseilens des Signals S gegenüber dem Signal I3 ein Inpuls R- ankommt, und es ist geöffnet, sobald im Falle des Ne.cheilens des Signals S gegenüber dem Signal P ein Impuls R- ankommt. Somit erhält man ein Signal K in der angegebenen Form.
Offensichtlich kann die Erzeugung des Signals M durch andere Schaltungen als die in der Fig.4 angegebene erreicht werden. Die in der Fig.5 dargestellte Schaltung, welche die Funktionen der Schaltung 20 der Fig.1 gewährleistet, gestattet beispielsweise in dem Falle, in welchem die zeitliche .bweichung während einer Periode wenig schv/ankt, die Anpassungsr.chaltung wie bei 18 nicht zu verwenden, wobei der Bezugsgenerator 14 dann direkt durch die Uhr 16 gesteuert wird. Darüberhinaus ist es nicht mehr erforderlich, durch den Detektorgenerator 10 Impulse wie T liefern zu lassen, um die Zeitpunkte des "Übergangs des Signals S zu definieren.
In dieser Fig. 5 werden die Signale S und P, welche durch den Detektorgenerator und den Bezugsgenerator 10 und 14 geliefert v/erden, an einen Differenzgenerator 502 geführt, \.clohcr drr-Signal S-P liefert. Dieses Signal wird einerleitr der Surawctionseiirrichtung 12 zugeführt und andererseits zwei Schwellwertdetektoren 504 und 506, von denen jeder durch ein Flip-Flop 508, bzw. 510 gesteuert wird, dessen Ausgeaigi-cignol M-, bzw. M+ einer Summationseinrichtung 12 zugeführt wird« Der Schwellwertdetektoi· 504 ir;b in der Weise geregelt, daß das Flip-Flop 508 ,solange erregt wird, wie das Signal S-P einer
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Wert aufweist, welcher größer ist als die Hälfte H der
/ii3.pl itude der Sägezähne. Das ims gangs signal K- dieses Flip-Flops niimnt dann einen negativen Vert -H an, während εeir. Wert gleich Null ist, wenn dieses Flip-Flop sich in seinem Ruheaustand befindet. Der Schwellwertdetektor ist in der Weise geregelt, daß das Flip-Flop 510 erregt wird, wenn das Signal S-P einen algebraischen Wert auf-
H
leict, welcher unterhalb von - -* liegt, d.h., einen nega-
TT
tiven Wert, weichern ein Absolutwert oberhalb von ^ entspricht. Das Ausgangssignal H+ des Flip-Flops ^D nimiat dann einen positiven Wert εη, welcher gleich H ist, während sein Wert Hull ist, wenn dieses Flip-Flop eich in Geinen Ruhezustand befindet.
Diese Schaltung liefert das geeignete Signal II, da die "cußergewölmlicheii" Werte des Signals S-P in.ihren Absolut-
TT
werten oberhalb der Hälfte ?> der Amplitude der Sägezähne liegen.
- Patentansprüche -
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Claims (5)

  1. Patentansprüche
    R 1 J Vorrichtung zur Messung der Veränderungen der Winkelgeschwindigkeit eines sich um eine Achse drehenden Objektes, welches leichten GeschwindigkeitsSchwankungen in bezug auf eine mittlere konstante Geschwindigkeit ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Generator des als Meßsignal bezeichneten periodischen Signals A vorgesehen ist, dessen momentane Frequenz gleich der momentanen Dshfrequenz des Objektes ist, daß dem Signalgenerator eine Vorrichtung zur Phasenveränderung zugeordnet ist, um ein erstes Bezugssignal B zu erzeugen, welches gleich dem Meßsignal und gegenüber diesem Meßsignal um 90 phasenverschoben ist, daß ein erster Sägezahn-Signal-Generator vorhanden ist, der eine Synchronisationseinrichtung aufweist, welche mit dem Generator des periodischen Signals und mit der Einrichtung zur Phasenverschiebung verbunden ist, um jeden Sägezahn mit alternativ einem Abschnitt zu synchronisieren, welcher im wesentlichen, gleich einem Viertel der Periode des Meßsignals A ist und mit einem Abschnitt, welcher im wesentlichen gleich einem Viertel der Periode des ersten Bezugssignals B ist, daß ein zweiter Sägezahn-Signal-Generator vorhanden ist, dessen Frequenz der mittleren konstanten Geschwindigkeit entspricht und daß eine Schaltung zur Messung der Phasenveränderung vorgesehen ist, welche mit den Ausgängen der Sägezahn-Wignal-Generatoren verbunden ist, wobei das an den Ausgang der Schaltung zur Messung der Phasenveränderung gelieferte Signal für die Veränderungen der Geschwindigkeit des sich drehenden Objektes repräsentativ ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator des periodischen Signals einen Winkelstellungs-Aufnehner aufweist, welcher , einer Welle zugeordnet ist, die das sich drehende Objekt
    bildet. 109817/1773
    1 " * * I " ■ * ' ·» BAD ORiGhNAL
  3. 3. "Vorrichtung nach lnspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmer ein optischer Winkelkodierer ist, welcher eine sich drehende Scheibe und einen ersten optischen Abtaster aufweist.
  4. 4. Vorrichtung nach .Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Phasenveränderung einen zweiten optischen .Abtaster aufweist, welcher um die Welle in bezug auf den ersten optischen Abtaster winkelmäßig versetzt ist.
  5. 5. Vorrichtung nach i-nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sägezahn-Signalgenerator, welcher die Signale A und B empfängt, zwei Inverter aufweist, welche dazu geeignet sind, sinusförmige Signale A und B zu liefern, welche entgegengesetzte Phase zu den vorhergehenden und dieselbe Amplitude auf v/eisen, daß wenigstens zwei Konparatoren mit zwei Eingängen vorgesehen sind, welche -beide mindestens drei dieser vier Signale empfangen und Vielehe jeder ein Ausgangssignal mit dem logischen Wert ITull oder eins liefern, in Abhängigkeit davon, ob der Wert des an den einen ihrer Eingänge angelegten Signals größer oder kleiner als derjenige des an den anderen Eingang angelegten Signals ist, daß vier analoge Gatter jeweils eines dieser Signale A, B, X, B" empfangen und daß jedes durch das eine dieser ]cgisehen Gatter in der Weise gesteuert wird, daß- diese analogen Gatter alle vier eines nach dem anderen periodisch geöffnet sind, und zwar in der Ordnung der Phasen der sinusförmigen Signale, welche sie empfangen, daß jedes während eines Viertels der Periode geöffnet ist und daß sie geschlossen sind, wenn die Signale, welche sie empfangen, ihre Extremwerte erreichen, wobei das Signal S aus der Summe aer Ausgangssignale dieser vier analogen Gatter gebildet wird.
    CAD ORiGINAL 109817/1273
    Leerseite
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