DE2339795A1

DE2339795A1 - Korrekturschaltung fuer sinusfoermige signale, insbesondere bei analog-interpolatoren und bei messwertgebern von weg- oder winkelmessystemen

Info

Publication number: DE2339795A1
Application number: DE19732339795
Authority: DE
Inventors: Gerald Dipl-Ing Lauckner; Arthur Wiemer
Original assignee: Jenoptik Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1972-12-04
Filing date: 1973-08-06
Publication date: 1974-06-06
Also published as: JPS508445A; DD104667A1

Description

Korrekturschaltung für sinusförmige Signale, insbesondere bei Analog-Interpolatoren und bei Meßwertgebern von Weg- oder Winkelmeßsystemen Die Erfindung betrifft eine Korrekturschaltung für sinusförmige Signale, insbesondere bei Analog-Interpolatoren und bei Meßwertgebern von Weg- oder Winkelmeßsystemen.
Es sind Schaltungen bekannt, die durch Addition von zwei gleichartigen um 1800 versetzten analogen Signalen, den Gleichanteil und die ungeradzahligen Oberwellen von Meßsignalen kompensieren und ein von Gleichanteilen und ungeradzahligen Oberwellen freies Signal ausgeben.
Weiterhin sind Interpolationsschaltungen bekannt, die durch geeignete mathematische Verknüpfungen von zwei um 900 phasenverschobenen Signalen eines Meßwertgebers, bei denen nach der obengenannten Schaltung die Gleichanteile und ungeradzahligen Oberwellen kompensiert sind, eine Vervielfachung der Meßsignale erreichen. Der Nachteil der Schaltungen, die durch Addition die ungeradzahligen Oberwellen und den Gleichanteil kompensieren, besteht darin, daß bei diesem Verfahren die geradzahligen Oberwellen als störender Anteil im Signal enthalten bleiben und das Meßsignal ungünstig beeinflussen.
Nachteilig bei der Interpolationsschaltung erweist sich, daß durch Unzulänglichkeiten im Meßwertgeber und durch die technische Nachbildung der mathematischen Verknüpfungen eine Phasenverschiebung zwischen den beiden Signalen eintritt, die ebenfalls das Meßergebnis ungünstig beeinflussen kann.
Zweck der Erfindung ist es, ein störungsfreies Ausgangssignal des Analoginterpolators und einen Phasenwinkel von 900 zwischen beiden Ausgangssignalen zu erreichen, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geradzahligen Oberwellen durch eine Schaltung, die eine geeignete Kopplung von Signalen vornimmt, zu kompensieren und den Phasenwinkel zu korrigieren.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß eine Korrekturschaltung aufgebaut wird, bestehend aus zwei Kompensationsschaltungen für die jeweils um 900 phasenverschobenen Signale, die Je einer Summierstufe nachgeschaltet sind, wobei die Kompensationsschaltungen Stufen für die Analogmultiplikation zur Bildung der zu kompensierenden Oberwellen enthalten, denen Gegenkopplungszweige mit Ubertragungsgliedern mit einstellbaren Ubertragungsfaktoren Ki nachgeschaltet sind, wobei die Gegenkopplungszweige sowohl an die Eingänge der vorgeschalteten Summierstufe als auch an die Eingänge der dem um 900 phasenverschobenen Signal zugeordneten Summierstufe geführt werden und weiterhin zur Phasenkorrektur zwischen den beiden Meßsignalen das Ausgangssignal einer Summierstufe überein weiteres Übertragungsglied mit einem einstellbaren Übertragungsfaktor Kr auf den Eingang der Summierstufe des um 900 phasenverschobenen Signals geschaltet wird. Die nachgeschalteten Übertragungsglieder in den Gegenkopplungszweigen der Kompensationsschaltung ermöglichen es, die erzeugte Oberwelle im Betrag dem Oberzwellengehalt des Meßsignals anzupassen, und die erorderliche Phasendrehung für die Gegenkopplung zu erzeugen.
Die Kompensationsschaltung wirkt zugleich auch als Interpolationsschaltung, in der eine Frequenzvervielfachung vorgenommen wird. Die Vervielfachung der Frequenz eines sinusförmigen Signals läßt sich durch schaltungsmaßige Verwirklichung folgender mathematischer Funktionen durchführen: sin 3x = 3 sin x - 4 sin3x sin 5x = 5 sin x - 10 sin3s + 6 sin5x Entsprechend können weitere Oberwellen dargestellt werden.
Zur Erzeugung der Oberwellen sind durch Tiultiplikationen ungeradzahlige Potenzen der Grundwelle zu gewinnen, die mit geeigneten Faktoren multipliziert, zueinander addiert werden.
Dazu besteht die Kompensationsschaltung aus einer ersten Multiplizierstufe, einer zweiten EEultiplizierstufe, die sowohl dem Eingangssignal als auch der ersten Xultiplizierstufe zugeordnet ist, einer dritten Multiplizierstufe, die der zweiten und ersten Multiplizierstufe zugeordnet ist, einer ersten Addierstufe, die dem Eingangssignal und der zweiten Multiplizierstufe zugeordnet ist und einer zweiten Addierstufe, die dem Eingangssignal und der zweiten und dritten Multiplizierstufe zugeordnet ist.
Die Korrektur des Phasenwinkeis von 9o° zwischen den beiden Meßsignalen kann auch dadurch ausgeführt werden, daß das Ausgangssignal eines Zweiges der Korrekturschaltung über ein Ubertragungsglied mit einein einstellbaren Übertragungsfaktor und einer Summierstufe auf den Ausgang des Zweiges des um 900 phasenverschobenen Signals aufgeschaltet wird.
Der Vorteil dieser Schaltungen besteht darin, daß die sich bei der Interpolation störend auswirkenden und zu Meßfehlern führenden geradzahligen Oberwellen kompensiert werden können.
Besonders vorteilhaft erweist es sich, daß keine'zusätzlichen Signale erzeugt werden müssen, sondern daß die schon vervielfachten Meßsignale zur Bildung der zu kompensierenden Oberwelle und bei Vorliegen zweier um 900 phasenverschobener Meßsignale zur Korrektur dieses Phasenwinkels verwendet wird.
Die Erfindung soll nachstehend an einigen Ausführungs beispielen erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 die Korrekturschaltung Fig. 2 die Kompensationsschaltung.
Die Meßsignale sin x und cos x werden, wie in Fig. 1 dargestellt, über Addierstufen 1 und 2 in Kompensationsschaltungen 3 und 4 gegeben. In diesen Kompensationsschaltungen 3 und 4 wird eine Prequenzvervielfachung des Meßsignals und die Bildung der zu kompensierenden Oberwellen vorgenommen. Am Ausgang der Kompensationsschaltungen 3 und 4 werden die vervielfachten Meßsignale sin 3x, sin 5x, cos 3x und cos 5x entnommen und über Gegenkopplungszneige mit Ubertragungegliedern 5 bis 12 auf die Eingänge der -dierstufen 1 und 2 gegeben. Das Signal sin 5x wird über das Übertragungsglied 6 auf die Addierstufe 1 und über das Übertragungsglied 7 auf die Addierstufe 2 gegeben, -sin 3x wird über das Übertragungsglied 5 auf die Addierstufe 1 und über das Übertragungsglied 8 auf die Addierstufe 2 gegeben, cos 5x wird über das Übertragungsglied 9 auf die Addierstufe 1 und über das Übertragungsglied 12 auf die Addierstufe 2 gegeben, cos 3x wird über das Übertragungsglied 10 auf die Addierstufe 1 und über das Übertragungsglied 11 auf die Addierstufe 2 gegeben.
Weiterhin wird zur Korrektur es Thasenwinkels von f,OO zwischen den Meßsignalen entweder das Signal sin x liter ein Übertragungsglied 14 auf den Eingang der Addierstufe 2 gegeben oder das vervielfachte ignal sin 5x über ein Über tragungsglied 15 auf den Eingang einer, der Kompensationsschaltung 4 nachgeordneten Addierstufe 13, gegeben.
In der Fig. 2 ist der Aufbau einer Kompensationsschaltung angegeben. Sie besteht aus einer ersten Multiplizierstufe 1S, auf deren Eingang das Eingangssignal gegeben und das Signal quadriert wird. Das vervielfachte Signal sin2x und sin x wird über den Eingang einer zweiten Multiplizierstufe 17 gegeben.
Dort werden die Signale miteinander multipliziert und am usgang kann sin3x entnommen werden. Dieses Signal und sin2x wird einer dritten Multiplizierstufe 18 zugeleitet und multipliziert.
Das erhaltene Signal sin5x und die Signale sin x und sin3 x werden in einer Addierstufe 19 geeignet addiert, es entsteht sin 5x, Die Signale sin x und sin3 werden in einer Addierstufe 20 geeignet addiert, Am Ausgang dieser Addierstufe 20 Vird das Signal sin 3x entnommen.

Claims

Patentansprüche

Korrekturschaltung für sinusförmige Signale, insbesonde bei Analog-Interpolatoren und bei Meßwertgebern von Weg- oder inkelmeßsystemen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Korrekturschaltung aufgebaut ist, bestehend aus awei Kompensationsschaltungen (3; 4) für die jeweils um 900 phasenverschobenen Signale, die je einer Summierstufe (1; 2) nachgeschaltet sind, wobei die Kompensationsschaltungen (3; 4) Stufen für die Analogmultiplikation zur Bildung der zu kompensierenden Oberwellen enthalten, denen Gegenkopplungszweige mit Übertragtingsgliedern (5 bis 12) mit einstellbaren Ubertragungsfaktoren Ki nachgeschaltet sind, wobei die Gegenkopplungs-Zweige sowohl an die Eingänge der vorgeschalteten Summierstufe (1) als auch an die Eingänge der dem um 900 phasenverschobenen Signal zugeordneten Summierstufe (2) geschaltet sind und wobei weiterhin zur Phasenkorrektur zwischen den beiden Meßsignalen der Ausgang einer Summierstufe (i) über ein weiteres Übertragungsglied (14) mit einem einstellbaren t;bertragungsfaktor Et auf den Eingang der Summierstufe (2) des um 900 phasenverschobenen Signals geschaltet ist.
2. Kompensationsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung aus einer ersten Multiplizierstufe (16), einer zweiten Multiplizierstufe (17), die sowohl dem Eingangssignal als auch der ersten Multiplizierstufe (16) zugeordnet ist, einer dritten Multiplizierstufe (18), die der zweiten und ersten ultiplizierstufe (16; 17) zugeordnet ist, einer ersten Addierstufe (20), die dem Eingangssignal und der zweiten Multiplizierstufe (17) zugeordnet ist und einer zweiten Addierstufe (19), die dem Eingangssignal und der zweiten und dritten Multiplizierstufe (17; 18) zugeordnet ist, besteht.
3. Schaltung zur Korrektur des Phasenwinkels, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines Zweiges der Korrektur schaltung über ein Übertragungsglied (15) mit einem einstellbaren Übertragungsfaktor K#x auf den Ausgang des Zweiges, des um 900 phasenverschobenen Signals über eine Addierstufe (13) aufgeschaltet ist.