DE2104204C3 - Schaltungsanordnung zur Einstellung der Phasenlage einer Wechselspannung - Google Patents

Description

Die drei Potentiometer 1, 2 und 3 weisen eine Widerstandsbahn auf, welche einen Sektor 4 von 240⁼ aus hochohmigem Material und einen Sektor 5 aus gutleitendem Material aufweisen. Ferner besitzen die drei Potentiometer einer Schleifer 6 zum Abgriff einer Spannung von der Widerstandsbahn. Die drei Schleifer sind miteinander gekoppelt, was durch die gestrichelte Linie 7 angedeutet ist. An den Klemmen 8,9 wird den Potentiometern die Referenzspannung U_G Ref zugeführt. Die Referenzspannung ist an alle drei Potentiometer in der Weise angelegt, daß der eine Pol mit dem gutleitenden Sektor von 120" und der andere Pol mit der Mitte des hochohmigen Sektors von 240° verbunden ist. Aus Fig. la ist ferner zu ersehen, daß die drei Potentiometer relativ zueinander um 120° verdreht sind, so daß ihre Betriebszustände 0, 120 und 240° Phase sind. Natürlich kann dies statt durch Parallelstellung der Schleifen auch durch Parallelstellung der Sektoren der Widerstandsbahnen erreicht werden, während die Schleifer eine je voneinander um eine 120^s abweichende Stellung haben. Zur Veränderung der Phasenlage sollen die drei Schleifer 6 gemeinsam \ erstellt werden.

Aus Fig. Ib ist zu ersehen, welche Form dann die Spannungen Ur₁, Ur₂ und Ur₃ an den Schleiferabgriffen hierbei annehmen. Man erkennt, daß die Spannungen linear mit dem Winkel veränderlich sind. wobei bei jedem Potentiometer in einem Winkelbereich von 120° keine Spannung abgegebei. wird. Die Summe der drei Spannungen an den Schleifern der Potentiometer ist dadurch stets gleich einer konstanten Größe, nämlich der Referenzspannung ( n_ef. Auf diese Weise können die drei Ausgangsspannungen der Potentiometer ein Vektorsystem aus drei Komponenten rnsteuern, deren resultierender Vektor je nach dem Betrag der Komponenten jeden beliebigen Winkel einnehmen kann. Der Vektor durchlauft bei der Drehung von 0 bis 360^u die Kanten eines gleichseitigen Dreiecks.

In der F i g. 2 dargestellten Schaltung wird mit Hilfe des geschilderten Potentiometersystems und den drei gewonnenen Spannungskomponenten aus einer vorgegebenen Wechselspannung U · cju» + ψο und einer Wechselspannung V ■ ejwt + <p₀ + ψ_ύ erzeugt, wobei 9 ₀ die ursprüngliche Phase der Wechselspannung und <p₀ + <p& die neue gewünschte Phase der Wechselspannung ist. Die Eiugangswechselspannung ist an der Klemme 10 angelegt und wird zwei Phasenschiebern P₂ bzw. P₃ zugeführt, welche die Wechselspannung um + 120°, bzw. um —120° in der Pha^e verschieben. Die unverschobene Wechselspannung liegt an einer Regelstufe R₁, die beiden phasenverschobenen Wechselspannungen an je einer Regelstufe R₂ bzw. R₃ an. Diesen Regelstufen werden andererseits die Gleichspannungen Ur₁, Ur₂, Ur₃ zugeführt, welche von den oben beschriebenen Spezialpotentiometern 5 entnommen sind. Die Regelstufen .R₁, R₂, R₃ bilden das Produkt Ud°>t + ?>„ · Ur₁, Udiot + <f_D + 120° . Ur₂ und t/e/'cuf+ to-120°. Ur₃; es können z.B. Balance-Modulatoren als Multiplikatoren verwendet werden. Die an den Ausgängen der Regelstufen R₁, R₂ und R₃ erhaltenen Spannungen gelangen in eine Addierschaltung A, in der die drei Wechselspannungen vektoriell addiert werden. Infolge der Konstruktion des Potentiometer S kann niemals der Fall eintreten, daß drei Wechselspannungen 0 werden. Somit wird am Ausgang der Addierstufe stets ein eindeutiger Weit einer Wechselspannung erhalten, deren Phase gemäß der Stellung des Potentiometers S beliebig eingestellt Wirdenkann. Zur Erzielung einer konstanten Amplitude dieser Wechselspannung kann dem Ausgang der Addierstufe A noch eine Begrenzerstufe L nachgeschaltet werden, so daß am Ausgang dieser Stufe eine Wechselspannung konstanter Amplitude und einer beliebig einstellbaren Phase auftritt.

Die besonderen Vorteile dieser Schaltung liegen darin, daß einem Phasenwert eindeutig drei Gleichspannungswerte zugeordnet werden, so daß diese Gleichspannungen einer Analog-Digital-Wandluiig unterworfen werden können und der Phasenwert beliebig lange gespeichert werden kann; ferner läßt sich bei einer vorgegebenen Anzahl von Bits pro Verschlüsselung eine fast dreifache Erhöhung der Genauigkeit erreichen, da ^tatt 360 nur 120' verschlüsselt werden müssen. Da die Werte zweier von den drei Potentiometern sich stets zu einem konstanten Betrag ergänzen, genügt die Übertragung der Spannung eines Potentiometers und einer Aussage, welches der drei Potentiometer ausgewertet wird und welches gerade die Spannung 0 abgibt. Die Verschlüsselung dieser Art ermöglicht es, die Gesamtbitzahl auf fast ein Drittel zu reduzieren.

F i g. 3 zeigt da> Prinzip der Verschlüsselung. Zu diesem ZwecV- werden die Schleifer des Spezial-Potentiometers ■'.. L. ■.' der F i g. 1 a mit den Punkten A', B' und C υ·.-: Schaltung nach F i g. 3 verbunden. Die Komparatoren I und II stellen fest, ob an den Punkten A' und C die Spannung 0 vorhanden ist. Ist z. B. die Spannung Vr₃ — 0, wenn sich also der Schleifer des zugehörigen Potentiometers auf dem gutleitenden 120 Bereich befindet, so schaltet der Komparator I die Spannung Ur₁ auf den Analog-Digital-Wandler. Da sich die Werte zweier Potentiometer zu einem konstanten Betrag ergänzen, kann der Wert Ur₂ bei der Rückwandlung aus Ur₁ wiedergewonnen werden. Es wird hier also nur eine Regelspannung, sowie zwei Informationen gespeichert, welches Potentiometer ausgewertet wird, und welches die Spannung Null abgibt. Im Winkclbereich 0 bis 120^r wird Ur₁ gewandelt. Ur₃ ist Null und Ur₂ wird bei der Rückwandlung wiedergewonnen.

Winkelbereich	A/D-	Wieder	Null
	Wandlung	gewinnung
		bei Rück
		wandlung
0 bis 120°	Urx	Ur2	Ur,
120 bis 240°	Ur2	Ur3	Ur1
240 bis 36Ou	Ur1	Ur,	Ur2

Die Tabelle zeigt die Fälle, die sich durch die Potentiometerstellungen ergeben können.

F i g. 4 zeigt schließlich die Rückwandlung der gespeicherten Digitalwerte in die Steuerspannungen Ur\- Ur₂, Ur₃. Durch die gespeicherten Informationen, durch welche die Potentiometerspannungen gewandelt wurden, werden die Schalter 51 und S2 so geschaltet, daß die drei Steuerspannungen des Spezialpotentiometers an den Punkten A", B" und C" von F i g. 4 wie an den Punkten A, B und C von F i g. 1 wieder entstehen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

2ί 04 204 ι 2 Patentansprüche: eingesteUten Phasenlage abhängig. Außerdem bereitet

1. Schaltungsanordnung zur Einstellung der eine stufenlose Einstellung der Phasenlage _häufig Phasenlage einer Wechselspannung, bei der die Schwierigkeiten, da eine stuenlose Veränderung von Wechselspannung zunächst in mehrere Wechsel- Kondensatoren und Induktivitäten nicht fur alle spannungen mit gleicher Frequenz und unter- 5 erforderlichen Werte realisierbar ist. Wenn man mteschiedlicher Phasenlage aufgespalten wird, welche grierte Schaltungen benutzen wiU, so ist cue Verwenihrerseits durch Steuergleichspannungen beein- dung von Kondensatoren lind Induktivitäten praktisch flußt werden, und welche anschließend einer nicht möglich. . .

Addierstufe zugeführt werden, an deren Ausgang Durch die DT-OS 17 62 378 ist bereits eine Phasen-

die gewünschte phasenverschobene Spannung'ent- 10 schieberschaltung bekannt die mit Hilfe einer Gleichnommen wird, dadurch gekennzeich- spannung steuerbar ist und bei welcher eine in ihrer net, daß die Aufspaltung der Wechselspannung Phasenlage starre und eine in ihrer Phasenlage veram Eingang derart erfolgt, daß drei Wechsel- änderliche Wechselspannung addiert wird. Diese spannungen U₁, U₂, U₃ mit den festen Phasenver- Schaltung gestattet jedoch nur eine Änderung der Schiebungen 0°, + 120° und — 120° entstehen 15 Phase von weniger als 180°.

und daß die Steuergleichspannungen Ur₁, Ur₂ Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein

und Ur₃, die innerhalb eines räumlichen Winkel- System bzw. eine Schaltungsanordnung anzugeben, bereiches von 360° jeweils um 120° versetzt in wodurch die stufenlose Einstellung der Phasenlage einem Winkelbereich von 120° kontinuierlich vom einer Wechselspannung von 0 bis 360'C, insbesondere Wert Null aus ansteigen, im darauffolgenden 20 des Farbhilfsträgers, gewährleistet ist. Eine weiter-Winkelbereich von 120° wieder kontinuierlich auf gehende Aufgabe besteht darin, der Phasenlage drei Null abfallen und im verbleibenden Winkelbereich Gleichspannungswerte zuzuordnen, die einer Analogvon 120° den Wert Null haben, jeweils mit einer Digital-Wandlung unterworfen werden und im Bedarfsder drei Wechselspannungen multipliziert werden. fall beliebig lange gespeichert werden können.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- 25 Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die durch gekennzeichnet, daß die Steuergleichspan- Aufspaltung der Wechselspannung am Eingang derart nungen von je einem Schleiferabgriff je eines erfolgt, daß drei Wechselspannungen U₁, U₂, U₃ mit Potentiometers abgenommen werden, daß die den festen Phasenverschiebungen 0°, +120° und Schleifer der Potentiometer miteinander gekoppelt — 120° entstehen und daß die Steuergleichspannungen sind, daß die Widerstandsbahnen eines jeden 30 Ur₁, Ur₂ und Ur₃, die innerhalb eines räumlichen Potentiometers aus einem 120° umfassenden gut- Winkelbereichs von 360° jeweils um 120° versetzt in leitenden Sektor und einem 240° umfassenden einem Winkelbereich von 120° kontinuierlich vom hochohmigen Sektor bestehen und daß Spannungs- Wert Null aus ansteigen, im darauffolgenden Winkelzuführungen einerseits in der Mitte eines hoch- bereich von 120° wieder kontinuierlich auf Null abohmigen Sektors und andererseits in dem gut- 35 fallen und im verbleibenden Winkelbereich von 120° leitenden Sektor angewendet und die Potentiometer den Wert Null haben, jeweils mit einer der drei Wechseljeweils um 120^c gegeneinander versetzt sind. spannungen multipliziert werden.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, da- Zur Erzeugung der Steuergleichspannungen wird durch gekennzeichnet, daß der Addierstufe eine ferner im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, daß Amplitudenbegrenzerstufe nachgeschaltet ist. 40 die Steuergleichspannungen von je einem Schleifer-

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, da- abgriff je eines Potentiometers abgenommen werden, durch gekennzeichnet, daß die vom Potentiometer- daß die Schleifer der Potentiometer miteinander gesystem entnommenen Stellgrößen gespeichert oder koppelt sind, daß die Widerstandsbahnen eines jeden fernübertragen sind und daß sie zu diesem Zweck Potentiometers aus einem 120° umfassenden gut in der Weise digital kodiert werden, daß nur der 45 leitenden Sektor und einem 240° umfassenden hoch-Stellwert eines Potentiometers in eine Digitalzahl ohmigen Sektor bestehen und daß Spannungszufühumgewandelt wird, während die beiden anderen rungen einerseits in der Mitte eines hochohmigen Potentiometer lediglich durch ein Unterscheidungs- Sektors und andererseits in dem gut leitenden Sektor signal gekennzeichnet sind, und bei der Deko- angewendet und die Potentiometer jeweils um 120° dierung und D/A-Wandlung die drei Stellgrößen 50 gegeneinander versetzt sind.

wiedergewonnen werden. Nach einer weiteren Ausführung der Erfindung wird die im Ausgang der Addierstufe erhaltene Wechselspannung einer Amplitudenbegrenzerstufe zugeführt,

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung so daß am Ausgang derselben eine Wechselspannung zur Einstellung der Phasenlage einer Wechselspannung, 55 konstanter Amplitude auftritt, bei der die Wechselspannung zunächst in mehrere Die Erfindung wird an Hand der Ausführungsbei-

Wechselspannungen mit gleicher Frequenz und unter- spiele darstellenden Figuren näher erläutert. Es zeigt schiedlicher Phasenlage aufgespalten wird, welche F i g. la eine Potentiometeranordnung in schema-

ihrerseits durch Steuergleichspannungen beeinflußt tischer Darstellung,

werden und welche anschließend einer Addierstufe 60 F i g. 1 b die Spannungskennlinien der Potentiozugeführt werden, an deren Ausgang die gewünschte meter bei gemeinsamer Verstellung der Abgriffe, phasenverschobene Spannung entnommen wird. F i g. 2 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung,

Zur Einstellung der Phasenlage von Wechselspan- mittels welcher eine Phaseneinstellung einer vorgegebenungen benutzt man sogenannte Phasenschieber. nen Wechselspannung durchgeführt werden kann, Diese sind aus RC- oder LC-Gliedem aufgebaut, von 65 F i g. 3 eine Schaltung zur Verschlüsselung der denen mindestens eine der Größen der Bauelemente Gleichspannungen und

einstellbar ist. Bei diesen Phasenschiebern ist die Am- F i g. 4 eine Schaltung zur Rückwandlung der

plitude der abgegebenen Wechselspannung von der Gleichspannungen.