DE2415806B2

DE2415806B2 - Verfahren und vorrichtung zum messen von lageaenderungen

Info

Publication number: DE2415806B2
Application number: DE19742415806
Authority: DE
Inventors: Karel Dipl.-Ing.; Krsiak Ivan Dipl.-Ing.; Moucka Frantisek Dipl.-Ing.; Prag Ezr
Original assignee: Vyzkumny Ustav Obrabecich Stroju a Obrabeni
Current assignee: Vyzkumny Ustav Obrabecich Stroju a Obrabeni
Priority date: 1973-04-09
Filing date: 1974-04-01
Publication date: 1976-06-24
Also published as: GB1432298A; BG22643A1; CS164011B1; DD111499A1; IT1010927B; DE2415806A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen von Lageänderungen mit Hilfe einer induktiver. Vorrichtung zum Messen von Winkeln und Lageänderungen, welche mit zwei um 90° verschobenen Wechselspannungen gespeist wird, durch Messung der Phasenverschiebung der Ausgangsspannung gegenüber einer Eingangsspannung.

Die Vorrichtung ist ein induktiver Lagegeber, wel- f>o eher z. B. an Werkzeugmaschinen als Istwertgeber für Steuer- und Regelvorgänge benutzt wird.

In den bisherigen Anwendungen wird der Reiter der induktiven Vorrichtung zum Messen von Winkeln und Lageänderungen mit zwei Sinusspannungen einer iden- <^ tischen Amplitude gespeist, die gegeneinander um 90° phasenverschoben sind. In einem Aufnehmer, d. i. einem Maßstab, wird eine Sinusspannung einer konstanten Amplitude indiziert, deren Phasenverschiebung der Verschiebung, eventuell Drehung des Maßstabs gegenüber dem Reiter direkt proportional ist. Die Genauigkeit dieser Verschiebung ist einerseits von der Genauigkeit der Phasenverschiebung der Erregerspannungen um 90°, andererseits von der genauen Einstellung ihrer identischen Amplituden und von der Form dieser Spannungen abhängig. In der Praxis wird eine Verschiebung der Speisespannungen um 90° mittels Filtern (Allpässen) durchgeführt, die frequenzabhängig

Wenn zwei gegeneinander um 90° verschobene Rechteckverläufe der Spannung zur Verfugung stehen — die Verschiebung kann auch auf numerische Weise mit einer großen Genauigkeit gewonnen werden können durch Filtration wieder zwei um 90° verschobene Sinusspannungen gewonnen werden. In diesem Fall werden jedoch große Ansprüche an die Kongruenz der beiden Filter und die Kongruenz ihrer Temperaturabhängigkeiten und Stabilität gestellt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gegenseitige Verschiebung der Spannungen im Betrieb von Vorrichtungen zum Messen von Winkeln und Lageänderungen zu vermeiden.

Die Erfindung besteht darin, daß man aus zwei Spannungen von rechteckförmigem Verlauf, die gegeneinander um 90° in ihrer Phase verschoben werden, durch Integration zwei Spannungen von dreieckförmigem Verlauf erzeugt, die in Form und Amplitude identisch sind und gegeneinander um 90° verschoben sind, daß man die erhaltenen Spannungen von dreieckförmigem Verlauf als Wechselspannungen in die Eingänge der induktiven Vorrichtung einspeist und daß man die am Ausgang erhaltene Rechteckspannung treppenförmigen Verlaufs der Messung der Phasenverschiebung zuführt.

Auf diese Weise gelingt es, unabhängig von Frequenzänderungen eine genaue Messung der Phase durchzuführen.

Will man für die Messung der Phasenverschiebung ein Meßgerät benutzen, welches die Phasenverschiebung an sinusförmigen Spannungen durchführt, ist es zweckmäßig, wenn man vor der Phasenmessung aus der am Ausgang der induktiven Vorrichtung erhaltenen Spannung die Grundfrequenz herausfiltriert und diese dann der Phasenmessung zuführt.

Die Vorrichtung zum Messen von Lageänderungen mit Hilfe einer induktiven Vorrichtung zum Messen von Winkeln und Lageänderungen mit zwei Wicklungen, deren Speisung zwei in einem Generator erzeugte, um 90° in der Phase verschobene Wechselspannungen dienen, und mit Hilfe eines Phasenmeßgeräts, mit welchem die Änderung der Phasenverschiebung der Ausgangsspannung gegenüber einer Eingangsspannung zu messen ist. wird zweekmäßigerweise so gestaltet, daß zur Wechselstromerzeugung ein Generator zweier um 90° gegeneinander verschobener Rechteckspannungen vorgesehen ist und daß an die beiden Rechteckspannungsausgänge des Generators je ein eine Spannung dreieckförmigen Verlaufs erzeugender Integrierkreis angeschlossen ist, an deren Ausgänge die eine der bei den Eingangswicklungen der induktiven Vorrichtung angeschlossen ist.

Mit dieser Vorrichtung läßt sich die Phase an Hand der Flankenlage der Eingangürechteckspannung und der erzeugten Ausgangsrechleckspannung einwandfrei und hochgenau ohne Abhängigkeit von Frequenzänderungen der Eingangsspannung ermitteln.

Vorteilhaft ist es, wenn an die Ausgangswicklung der induktiven Vorrichtung ein die Grundfrequenz herausfilterndes Filter angeschlossen ist.

Bei Durchführung des Verfahrens speist man den Reiter des Geräts zum Messen von Winkeln und Lage- s är<derungen mit zwei gegeneinander um 90° verschobenen Spannungen von dreieckförmigem Verlauf glei cher Amplitude mit einer Frequenz im Bereich von z, B. 2 kHz bis 10 kHz, je nach den Anforderungen liir eine Auswertung in weiteren Kreisen. Die induzierte Span- i_C nung in dem Maßstab ist durch die Derivation des Stromverlaufs im Reiter gegeben. Weil die eigentliche Induktivität der Wicklung des Reiters bei den angewendeten Frequenzen vernachlässigbar ist. ist der Strom durch die Wicklung des Reiters lediglich durch die Größe seines ohmschen Widerstands und der zugeleiteten Spannung gegeben. Das bedeutet, daß auch die induzierte Spannung in dem Maßstab, soweit es ihre Form betrifft, durch die Derivation der Form der Erregerspannung des Reiters gegeben ist. Im FaI! der -.-Speisung des Reiters mit Spannungen von Dreieckverlauf ist die induzierte Spannung von einem Rechteckoder eventuell ireppenförmigen Verlauf, und zwar nach der gegenseitigen Wirkung der zwei Spannungen von dreieckförmigem Verlauf des Reiters auf dem Maßstab. ■-Die treppenförmige. im Maßslab induzierte Spannung verstärkt sich und wird in den Filter geleitet, der lediglich die harmonische Grundfrequenz der induzierten Spannung durchläßt Die Phasenverschiebung der sinusförmigen Spannung vom Filier ist direkt proponio- -.; nal der mechanischen Verschiebung des Geräts zum Messen von Winkeln und l^ageändcrungen. d. i der cc genseitigen Verschiebung des Reiters und des Maßstabs.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in ■-der Zeichnung schematisch dargestellten Aiisfiihrungsbeispiels der Vorrichtung nach der Erfindung näher er läutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltungsschema der Vorrichtung.

F i g. 2 zwei um W phasenverschobene Spannungen von Rechleckverlauf.

F ι g. 3 zwei um 90" phaser verschobene Spannungen von Dreieckverlauf,

F i g. 4 drei Spannungsformen von treppenförmigern Verlauf nach Verschiebung des Reiters des Geräts zum Messen von Winkeln und Lageänderungen über dem Maßstab.

F i g. 5 die Ausgangsspannungen von sinusförmigem Verlauf.

In der Zeichnung ist das Gerät zum Messen von Winkeln und Lageänderungen 5 mit Wicklungen 6. 7 des Reiters und mit dem Maßstab dargestellt. Die Spannung a, b vom Rechleckverlauf wird in Integrierkreise t. 2 geführt, deren Ausgangsspannungen einen dreieekförmigen Verlauf c d zeigen und mit Verstärkern 3. 4 durchgeschahet sind, deren Ausgänge mit der Wicklung 6. 7 des Reiters des Geräts zum Messen von Winkeln und Lageänderungen verbunden sind. Die Ausgangsspannung am Maßstab 8 ist von treppenförmigem Verlauf f. Dieser Ausgang ist über einen Verstärker 9 mit einem Filter JO verbunden, dessen Ausgangsspannung sinusförmigen Verlauf j? aufweis' und mit Schallungskreisen fur die Verarbeitung der Phsseninforma'.ion verbunden ist.

Aus zwei Rechteckverläufen der Spannung s. ti. die gegeneinander um W verschoben sind, werden ir, den Integrierkreisen 1. 2 zwei gegenseitig genau um ^a0' verschobene Spannungen von einem Dreieckverlauf gewonnen, die im Verstärker 3. 4 lcistungsv erstarkt werden Diese speisen zwei Wicklungen tv 7 des Reiters vom Gerät zum Messen von Winkeln und Lageandcrangen 5. Im Maßstab 8 wird der ireppcnförmigc Spannungsverlauf /"induziert, der im Verstärker 9 verstärkt und weiter im Filter 10 filtriert wird. Der Filter tO läßi lediglich die erste harmonische Frequenz der Aus gangsspannung durch. Die Phase der gewonnenen sinusförmigen Spannung mit einer konstanten Amplitude ist der gegenseitigen mechanischen Verschiebung des Reiters des Geräts zum Messen von Winkeln und la· geänderungen 5 und ihres Maßstabs 8 direkt proportional.

Hier.'» 1 Rl.itt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Messen von Lageänderungen mit Hilfe einer induktiven Vorrichtung zum Messen von Winkeln und Lageänderungen, welche mit zwei um 90° verschobenen Wechselspannungen gespeist wird, durch Messung der Phasenverschiebung der Ausgangsspannung gegenüber der Eingangsspannung, dadurch gekennzeichnet, daß man aus zwei Spannungen von rechteckförmigem Verlauf, die gegeneinander um 90° in ihrer Phase verschoben werden, durch Integration zwei Spannungen von dreieckförmigem Verlauf erzeugt, die in Form und Amplitude identisch sind und gegeneinander um 90° verschoben sind, daß man die erhaltenen Spannungen von dreieckförmigem Verlauf als Wechselspannungen in die Eingänge der induktiven Vorrichtung einspeist und daß man die am Ausgang erhaltene Rechteckspannung treppenförmigen Verlaufs der Messung der Phasenverschiebung zuführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man vor der Phasenmessung aus der am Ausgang der induktiven Vorrichtung erhaltenen Spannung die Grundfrequenz herausfiltert und diese dann der Phasenmessung zuführt.

3. Vorrichtung zur Messung von Lageänderungen mit Hilfe einer induktiven Vorrichtung zum Messen von Winkeln und Lageänderungen mit zwei Eingangswicklungen, deren Speisung zwei in einem Generator erzeugte und um 90° in der Phase verschobene Wechselspannungen dienen, und mit Hilfe eines Phasenmeßgeräts, mit welchem die Änderung der Phasenverschiebung der Ausgangsspannung gegenüber der Eingangsspannung zu messen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wechselstromerzeugung ein Generator zweier um 90° gegeneinander verschobener Rechteckspannungen vorgesehen ist und daß an die beiden Rechteckspannungsausgänge des Generators je ein eine Spannung dreieckförmigen Verlaufs erzeugender Integrierkreis (1, 2) angeschlossen ist, an deren Ausgänge die eine der beiden Eingangswicklungen (6, 7) der induktiven Vorrichtung (5) angeschlossen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Ausgangswicklung (8) der induktiven Vorrichtung (5) ein die Grundfrequenz herausfilterndes Filter (9) angeschlossen ist.