DE2656778A1

DE2656778A1 - Ein system mit einem mutterkompass und mindestens einem tochterkompass

Info

Publication number: DE2656778A1
Application number: DE19762656778
Authority: DE
Inventors: Ernst Hendrik Lodew Engelhardt; Johannes Maas
Original assignee: Observator BV
Current assignee: Observator BV
Priority date: 1976-12-15
Filing date: 1976-12-15
Publication date: 1978-06-22

Description

Ein System mit einem Mutterkompass und
mindestens einem Tochterkompass Die Erfindung bezieht sich auf ein System mit einem Mutterkompass und mindestens einem Tochterkompass,dessen Kompassnadel einsetzbar ist mittels eines elektrischen Schrittmotors mit einer n-Phasenstatorwicklung, und mit einer Steueranordnung, wodurch diese Statorwicklung mit einem Mutterkompass verbunden ist.
Solch ein System ist allgemein bekannt, wobei der Mutterkompass z.B. aus einem Kreiselkompass besteht mit daneben einem sogenannten Kreiselkompasswiederholer. Dies wird u.a.
bei Schiffen angewandt, wobei der-Kreiselkompasswiederholer in einem Raum angeordnet wird, in dem man über die Anweisung des Kreiselkompasses des Schiffes verfügen muss.
Die bis jetzt üblichen Anordnungen haben den Nachteil, daß bei einer möglicherweise auftretenden Störung in dem wie Kreiselkompaß ausgeführten Mutterkompass der Tochterkompass nicht mehr gut funktionieren kann.
Die Erfindung bezweckt die Beschaffung eines Systems des obengenannten Typs, das bei Störung im Kreiselkompass eine Umschaltung zu einem anderen Mutterkompass ermöglicht, der aus einem magnetischen Kompass besteht mit einer damit verbundenen Übertragungsanordnung, die im Untenstehenden noch weiter beschrieben wird. Die Erfindung besteht darin, daß die Steueranordnung aus einer mit der Kompassnadel des Mutterkompasses verbundenen Stufenvorrichtung mit n-Wicklungen besteht, sowie aus einem Kodeumformer um den stromführenden Zustand einer bestimmten einzigen Wicklung oder ein bestimmtes Paar von nachfolgenden Wicklungen in eine zyklischen stufenförmigen Kode umzuformen, aus einem digital-analog-Umformer um aus dem vom Kodeumformer abgegebenen Kodesignal ein mit völligen Umdrehungen der Stufenvorrichtung zyklisch variierendes Signal zu erreichen, aus einer Signalformvorrichtung um das stufenförmige und zyklisch variierende Signal in ein nahezu sinusförmiges Wechselsignal umzuformen, und aus einem Vierquadrantmultiplikator, an dem das genannte Wechselsignal und ein Motorreferenzwechselsignal zugeführt wird und aus dem ein Erregersignal für die Statorwicklungen des Einstellmotor für einen Tochterkompass abgegeben wird.
Die obengenannten Umformer und Vorrichtungen können alle aus sogenannten festen Stoffkomponenten aufgebaut werden. Das System gemäß der Erfindung bietet weiter den Vorteil, daß durch Anwendung einer Schrittvorrichtung eine willkürliche Anzahl von Tochterkompassen mit einem Mutterkompass verbunden werden können.
Die Erfindung wird jetzt anhand der Figuren weiter erläutert.
Fig. 1 gibt das elektrische Schema eines bekannten Systems; Fig. 2 gibt das mehr praktisch gezeichnete Drahtsystem des Systems nach Fig. 1; Fig. 3 gibt zwei Stände des Ankers des Empfängers vom System nach Fig. 1 an; Fig. 4 gibt ein schematisches Anschlußschema der Steueranordnung nach der Erfindung zwischen einem Mutterkompass und einem Tochterkompass; und Fig. 5 gibt ein mehr detailliertes Blockschema der Steu-er anordnung nach Fig. 4.
Das in Fig. 1 dargestellte System besteht aus einer Übertragungsanordnung mit zwei Ringkernen, die je mit fünf Wicklungen A und B versehen sind. Der Kern an der Sendeseite besteht aus u Metall und befindet sich unterhalb des magnetischen Kompasses C, während der andere einen weicheisernen Kern hat und einen Teil des Wiederholers D ist. Der Er-stgenannte wird auchwohl als "Geber" und der andere als "Empfänger" angedeutet. Die fünf Spulen A des Gebers sind an einer Seite weiterverbunden; an der anderen Seite sind sie in Reihe mit den Empfängerspulen B geschaltet. Die letzten sind dann wieder untereinander weiterverbunden und einer Wechselspannungsquelle von 20 VoltSs , 600 Herz angeschlossen.
Durch das Kraftfeld, das durch den Kompasserreger im Geber erregt wird, werden in den fünf Spulen A gegenseitige Stromstärkevariationen des bei E den Spulen des Gebers und des Empfängers zugeführten Stromes verursacht. Der in Fig. 2 gezeigte Anker F, der sich in den Empfängerspulen B befindet, wird eine Spannung abgeben, sobald sich der Stand des Kompasserregers und dieses Ankers hinsichtlich der Geberspulen, bzw.
der Empfängerspulen unterscheidet. In Fig. 3 I ist der Anker F in einem Stand gezeichnet, in dem eine maximale Ausgangsspannung abgegeben wird, und in Fig. 3 II eine Ausgangsspannung nul, wobei das durch die Spulen erregte Erregerfeld in der Figur gemäß der horizontalen Achse verläuft. In dem.
Stand II wird durch den Wiederholer dieselbe Richtung als durch den Kompass angegeben.
Der Kompasserreger sättigt den /u Metallkern des Abgebers vollständig, so daß im Kern des Gebers ein schafer Nord-und Südpol geformt wird, welche Pole mit den Polen des Kompasserregers übereinstimmen. Durch den Wechselstrom von 600 Herz, der jeweils jede fünf Spulen durchfließt, wird die Sättigung in einer bestimmten Hälfte eines Kernes während der einen halben Periode verstärkt, jedoch in der anderen halben Periode gerade abgeschwächt.
Durch diese Sättigungsunterschiede werden Impedanzvariationen und damit Stromvstärkervariationen zwischen fünf Wicklungen untereinander verursacht. Jeder Stand des Kompressorerregers bringt eine andere Stromverteilung zwischen den fünf Spulen A mit sich. Weil die Geberspulen A in Reihen mit den Empfängerspulen B geschaltet sind, wird in den letztgenannten fünf Spulen dieselbe Stromverteilung auftreten. Dies hat zur Folge, daß im, im Empfängerkern befindlichen, Anker F einen EMK mit einer Frequenz erregt wird, die zweimal so hoch ist als die Erregerfrequenz dieses Systems, d.h. die Frequenz der bei E das System.aufgedrückte Speisespannung, wobei die Amplitude dieses EMK proportional ist zum Unterschied im Stande des Kompasserregers und des Ankers hinsichtlich des Gebers, bzw.
des Empfängers.
In Fig. 4 ist ein Ausführungshispiel des Systems gemäß der Erfindung gezeichnet, das einen wie einen magnetischen Kompass ausgeführten Mutterkompass loo umfasst, der mit einem Übertragungssystem lol verbunden ist, wodurch ein vom gewählten n-Phasensystem wie z.B. einem drei-Phasensystem abhängigen Schrittmuster geformt wird, dem ein Schrittmotorsystem 102 nachgeschaltet wird, wodurch der Anker davon z.B.
mit sechs Schritten pro Winkelgrad angetrieben wird.
Dieses Muster verläuft dann wie folgt: 1-1.2 - 2 - 2.3 - 3 - 3.1 - 1 - usw.
Dieses Schrittmuster bedeutet, daßhur eine erste Ausgangsleitung des Mutterkompasses unter Spannung steht oder nur eine erste Wicklung davon Strom führt, sowie, daß die erste und zweite Ausgangsleitung unter Spannung stehen oder die erste und zweite Wicklung Strom führen, nur die zweite Ausgangsleitung unter Spannung steht, usw.
Hinter der Schrittvorrichtung 102 ist ein Kodeumformer 104 geschaltet, durch den das Schrittmuster in einen zyklischen Kode umgeformt wird.
Das zyklische Kodesignal wird in dem, diesem Kodeumformer nachgeschalteten digital-analog-Umformer 105 in ein Analogsignal umgeformt, das einer Signalformervorrichtung 106 zugeführt wird, in der das zyklische analoge, jedoch noch immer stufenförmige Signal in der Form eines Sinus gebracht wird, der im Vierquadrantmultiplikator 108 zugeführt wird.
Ausser diesem sinusförmigen Mutterkompassignal wird diesem Vierquadrantmultiplikator auch ein Referenzsignal mit einer dem Einstellmotor für den Tochterkompass llo zugehörigen Frequenz zugeführt, wobei dieses verstärkte Mudulationsprodukt dann an diesem Einstellmotor abgegeben wird.
Der Aufbau der Steueranordnung wird jetzt mehr detailliert anhand des Blockschemas gemäß Fig. 5 besprochen werden. Das Schrittmuster aus 102 wird dem Kodeumformer 104 angeboten.
Der Kodeumformer 104 ist mittels Blöcke 12 und 22 angegeben, worin die erste Phase der Bearbeitung, die Umformung des Schrittmusters in zyklisch stufenförmigen Koden, ausgeführt wird, die untereinander 60° in Phase verschoben sind.
Um das derart erreichte stufenförmige Wechselsignal in ein sinusförmiges Wechselsignal umzuformen, wird ein Hilfskanal angewandt, der ebenso auf die Schritteinheit 102 angeschlossen ist. Dieser für die zweite Bearbeitungsphase beabsichtigte dritte Hilfskanal enthält ein Gleichspannungssignal mit einer Amplitude, die proportional ist mit der Frequenz des Schrittmusters. Dieses Signal wird den, in den beiden Hauptkanälen aufgenommenen, regulierbaren Verzögerungsvorrichtungen 13, bzw. 23 zugeführt, in den sich Licht emittierende Dioden befinden. Optisch mit diesen Dioden sind lichtempfindliche Widerstände gekoppelt, die ein Teil der in den Hauptkanälen aufgenommenen RC-Kreise formen. Durch diese Kreise wird mittels der pro Schritt stattfindenden Verzögerungen der sprungweise Verlauf der aus 12 und 22 abgeleiteten quasisinusförmigen Signale geglättet.
Bis jetzt sind zwei über 60° verschobene Wechselspannungen verfügbar zur Erregung des Synchronmotors oder Dreiphaseneinstellmotors.
Die zwei quasi-sinusförmigen Wechselspannungen werden jetzt zwei Endkanälen zugeführt, die durch einen einschlägigen Zweig der Vierquadrantmultiplikators 108 geformt werden.
Jeder Zweig enthält einen Multiplikator 14 bzw. 24,wobei den beiden Multiplikatoren ein Referenzwechselsignal zugeführt wird, dessen Frequenz zur Konstruktion des Synchronmotors für den Tochterkompass gehört, während jedem Multiplikator gesondert das in den Hauptkanälen abgeleitete und für den einschlägigen Endkanal bestimmte Wechselsignal zugeführt wird. Als Resultat dieser dritten Bearbeitungsphase werden zwei Wechselspannungssignale mit der erforderliche Netz- oder Referenzfrequenz bekommen, deren quasisinusförmige Umhüllende untereinander eine Phasenverschiebung von 60° aufweisen.
Nachdem es in Phase vier in den Leistungsverstärkern 15 bzw.
25 verstärkt worden ist, kann das erreichte zwei-Phasenwechselspannungssignal zur Steuerung des Synchronmotors des Tochterkompasses angewandt werden, wobei die dritte Phase der Null des Systems angeschlossen werden soll. Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Ein System mit einem Mutterkompass und mindestens einem Tochterkompass, dessen Kompassnadel einsetzbar ist mittels eines elektrischen Schrittmotors mit einer n-Phasenstatorwicklung, und mit einer Steueranordnung, wodurch diese Statorwicklung mit einem Mutterkompass verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steueranordnung aus einer mit der Kompassnadel des Mutterkompasses verbundenen Stufenvorrichtung mit n-Wicklungen besteht, sowie aus einem Kodeumformer um den stromführenden Zustand einer bestimmten einzigen Wicklung oder ein bestimmtes Paar von nachfolgenden Wicklungen in einen zyklischen stufenförmigen Kode umzuformen, aus einem digital-analog-Umformer um aus dem vom Kodeumformer abgegebenen Kodesignal ein mit völligen Umdrehungedder Stufenvorrichtung zyklisch variierendes Signal zu erreichen, aus einer Signalformvorrichtung um das stufenförmige und zyklisch variierende Signal in ein nahezu sinusförmiges Wechselsignal umzuformen, und aus einem Vierquadrantmulitplikator, an dem das genannte Wechselsignal und ein Motorreferenzwechselsignal zugeführt wird und aus dem ein Erregersignal für die Statorwicklungen des Einstellmotors für einen Tochterkompass abgegeben wird.
2. Ein System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenvorrichtung aus einer digitalen Kupplungsvorrichtung mit einer Anzahl von Ausgangsleitungen zusammengesetzt ist, worauf pro Winkelgrad der Mutterkompassnadel oder pro fester Teil davon auf eine bestimmte Ausgangsleitung oder ein bestimmtes Paar von nachfolgenden Ausgangsleitungen ein Signal erscheint, wobei diese Ausgangsleitungen mit dem Kodeumformer verbunden sind.
3. Ein System nach Anspruch 1, wobei das n-Phasensystem durch ein Dreiphasensystem geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung nach den Kodeumformern in zwei Hauptkanälen verteilt ist, die beide einen digital-analog-Umformer und eine Signalformvorrichtung enthalten, wobei die zyklischen stufenförmigen Signale in den zwei Kanälen gegenseitig eine Phasenverschiebung von 60° einer völligen Umdrehung der Stufenvorrkhtung zueinander aufweisen, und daß mit den Enden der bilden Kanäle ein durch einen einschlägigen Zweig des Vierquadrantmultiplikators und Verstärkers geformter erster bzw. zweiter Endkanal verbunden ist, wobei diese zwei Endkanäle auf die zwei Anschlüsse der Statorwicklung des Einstellmotors für den Tochterkompass angeschlossen sind, während die dritte Phase an Null liegt.
4. Ein System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zweig des modulierenden Verstärkers aus einem Multis) plikator und einer Kapazitätsverstärkerstufe, wobei den Mulitplikatoren ein zur Konstruktion des Einstellmotors für den Tochterkompass gehörendes Referenzwechselsignal zugeführt wird, und dem bezüglichen Multiplikator geson-+) besteht dert das für den zugehörigen Endkanal bestimmte Wechselsignal zugeführt wird das vom Mutterkompasssignal abgeleitet ist und welche Wechsel signale relativ nacheinander über eine Phase von 600 einer Umdrehung der zum Mutterkompass gehörigen Stufenvorrichtung verschoben sind.