DE3232425A1

DE3232425A1 - Verwendung eines elektronischen empfaengers mit differentialtransformator zum messen der augenblicksgeschwindigkeit und/oder der augenblicklichen aenderung der geschwindigkeit eines beweglichen koerpers zusammen mit der messung seiner lage

Info

Publication number: DE3232425A1
Application number: DE19823232425
Authority: DE
Inventors: Robert 75013 Paris Chase; Claude 1209 Genève Raymond; Andreas 1255 Veyrier Weitsch
Original assignee: Sentec AG
Current assignee: Sentec AG
Priority date: 1981-09-04
Filing date: 1982-09-01
Publication date: 1983-03-24
Also published as: JPS5873873A; FR2512555A1; GB2105477A; GB2105477B; CH644698A5; FR2512555B1

Description

Anmelder: SENTEC S.A.

13, Avenue Sainte-Clotilde CH-1205 Geneve

Verwendung eines e]ektronischen Empfängers mit Differentialtransfgrmator zum Messen der Augenblicksgeschwindigkelt und/oder der augenblicklichen Änderung der Geschwindigkeit eines beweglichen Körpers zusammen mit der Messung seiner Lage

Vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines elektronischen Empfängers mit Differentialtransformator zum Messen der Augenblicksgeschwindigkeit und/oder der augenblicklichen Änderung der Geschwindigkeit eines beweglichen Körpers zusammen mit dem Messen seiner Lage.

Elektronische Empfänger mit Differentialtransformator sind an r. ich bekannt . In Fi<j. 1 Ls; t in Ansicht und teilweise schematir.ch in Fig. 2 ein derartiger Empfänger dargestellt. Er weist ein Zylindergehäuse 1 auf, in dem ein stabförmiger, ferromagnetischer Kern 2 gleitet, der mit einer Stange 3 einteilig ausgebildet ist. Diese Stange 5 steht aus dem Gehäuse 1 vor und bildet das Tastorgan des Empfängers. Der ferro-

magnetische Kern 2 ist im Innern einer Primärwicklung 4 bewegbar, welche einem Sekundärkreis 5 gegenübersteht. Dieser Sekundärkrcis 5 besteht aus zwei gegeneinander geschalteten Wicklungen 5a und 5b, welche in Fig. 2 als der Primärwicklung 4 gegenüberstehend dargestellt sind, jedoch in Wirklichkeit die Primärwicklung 4 umgeben.

Elektronische Empfänger des genannten Typs dienen, wie ein mechanischer Vergleicher, zum Messen der Abmessungen oder Stellungen eines Teiles. Man verwendet sie, indem man die Primärwicklung 4 des Differentialtransformators mit einer Sinuswelle anregt. Lageänderungen des magnetischen Kernes 2 im Innern der Primärwicklung 4 unterbrechen das Gleichgewicht des Sekundärkreises 5. Die übliche Elektronik des Apparates ist in der Zeichnung nicht dargestellt, da sie an sich bekannt ist; diese Elektronik ist derart ausgebildet, daß sie das an den Ausgangsklemmen des Sekundärkreises 5 auftretende sinusförmige Signal demoduliert und in einen Gleichstrom oder in eine Gleichspannung umformt, doKsen b'/.w. deren We;rt ein Maß für die Lage der Taststange 3 und infolgedessen für die Lage oder Abmessung des Elementes oder Teiles ist, welches von dieser Taststange 3 berührt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Gerät auf eine neue Weise zu verwenden, und zwar durch eine einfache

a) Veränderung der Art seiner Erregung, um die Augenblicksgeschwindigkeit zu messen,

b) Verarbeitung der die Geschwindigkeit betreffenden Informationen, um die augenblickliche Veränderung der Geschwindigkeit zu messen.

Diese neue Verwendung eines elektronischen Empfängers ist in den Ansprüchen 1 und 2 angegeben und in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Es zeigen:

Fig. 3 die graphische Darstellung des Erregerstroms des Empfängers sowie die erste Ableitung der Reihe von Impulsen, die am Ausgang des Sekundärkreises seines Differentialtransformators erscheinen, und

Fig. 4 schematisch die Elektronik des Empfäners, um augenblickliche Änderungen der Geschwindigkeit des beweglichen Körpers zu messen.

Zum Messen der Augenblicksgeschwindigkeit und/oder der augenblicklichen Veränderung der Geschwindigkeit eines beweglichen Körpers bringt man die Stange 3 des Empfängers an dem beweglichen Körper an, so daß sie seinen Bewegungen folgt.

An die Primärwicklung 4 des Empfängers legt man nicht eine sinusförmige Welle, wie bei der üblichen Anwendung des Empfängers, sondern eine dreieckförmige Welle, die durch die Kurve a des Teils A der Fig. 3 dargestellt ist. Die erste Ableitung der Erregerwelle erscheint

Bewegt sich die Stange 3 nicht, so sieht die Ableitung wie die Kurve b des Teils B der Fig. 3 aus, d.h. wie Rechteckimpulse konstanter Amplitude. Lageveränderungen des beweglichen Körpers und infolgedessen der Stange und des ferromagnetischen Körpers 2 des Empfängers bewirken am Ausgang des Sekundärkreises 5 Veränderungen, die wiederum Veränderungen der Amplitude auf gewissen Abschnitten der Kurve b zur Folge haben, welche in Fig. 3 bei b¹ und b" dargestellt sind.

Nacheinander entnimmt man dann Informationen, in Phase mit den Kurven a und b, beispielsweise mit einer Periode von 100 microsek., auf einer der Phasen der Kurve b, entsprechend der Amplitude des jeweiligen Abschnitts in dieser Phase. Im dargestellten Beispiel werden diese Entnahmen, welche mit b₁, b' und b" bezeichnet sind, auf der negativen Phase der Impulse durchgeführt, doch können sie auch auf der positiven Phase durchgeführt werden, ja sogar auf beiden Phasen. Man muß nur darauf achten, daß die zwei Informationsontnahmen trennende Periode absolut konstant ist.

Die gemessenen Amplituden sind ein Maß für die Lage des beweglichen Teils im Augenblick dieser Entnahme, d.h. für die augenblickliche Lage.

Die Differenz der Amplituden zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messungen, bezeichnet mit <üm Fall b' - b und mit ßim Fall b" - b', hängt naturgemäß von der

Lageänderung des beweglichen Teils ab, welche zwischen diesen beiden Messungen verstrichen ist. Ist die zwischen den verschiedenen Messungen ablaufende Zeit konstant, so ist diese Differenz unmittelbar ein Maß für die Augenblicksgeschwindigkeit des beweglichen Körpers, d.h. für die Geschwindigkeit während der zwei Messungen trennenden Zeitspanne.

Man muß nun die Elektronik des Apparates derart ausbilden, daß sie mittels Speichern die Differenzen dieser Differenzen erfassen kann, wie dies in Fig. dargestellt ist, damit die auf diese Weise verarbeiteten Informationen nicht mehr ein Bild der Augenblicksgeschwindigkeit des beweglichen Körpers sind, sondern ein Bild der augenblicklichen Veränderung dieser Geschwindigkeit, d.h. der Beschleunigung oder Verzögerung des beweglichen Körpers.

Es ist besonders hervorzuheben, daß die Erregung mittels einer Dreieckswelle und die synchronen Informationsentnahmen zur Folge haben, daß das Meßergebnis viel weniger von Phasenverschiebungs-Fehlern abhängt, als dies bei einer sinusförmigen Erregung der Fall wäre.

Die neue Verwendung des elektronischen Empfängers gestattet zahlreiche und unterschiedliche Anwendungen, z.B. an Robotern, Werkzeugmaschinen oder Baumaschinen. In diesen Fällen kann das Ausgangssignal des Apparates, über eine Rückführung direkt zur Steuerung der Bewegung des bewecrlichen Körpers verwendet werden, um seine RewocTung!.<]oschwindigke.i t qemäß ledern ge-

wünschten Programm zu regeln, insbesondere abhängig von seiner augenblicklichen Lage.

Unter den Besonderheiten der Anwendungsmöglichkeiten vorliegender Erfindung ist ausdrücklich auf die
Möglichkeit hinzuweisen, die Bewegung eines beweglichen Körpers assymptotisch anzuhalten. Hierdurch kann man den Körper in eine vorbestimmte Stellung bewegen,
welche er mit der Geschwindigkeit Null erreicht,
wogegen bei bekannten Steuerverfahren die Ankunft des beweglichen Körpers in einer gegebenen Stellung den . Anhaltvorgang auslöst, mit allen sich hieraus ergebenden Ungenauigkeiten.

Claims

Patentansprüche

f1,^s Verwendung eines elektronischen Empfängers mit Differentialtransformator zum Messen der Lage und der Augenblicksgeschwindigkeit eines beweglichen Körpers, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastorgan (3) des Empfängers mit dem beweglichen Körper in Verbindung steht,

daß der Empfänger mittels einer dreieckförmigen Strom-Welle derart erregt wird, daß die erste Ableitung dieser Welle, die am Sekundärkreis (5) des Empfängers erscheint, die Form einer Rechteckwelle hat,

und daß periodisch eine Information betreffend die Amplitude dieser Rechteckwelle entnommen wird, wobei die gemessenen Werte ein Maß für die augenblickliche Lage des beweglichen Körpers sind, so daß die zwischen zwei Messungen eintretende Differenz der gemessenen Werte die Veränderung der Lage des beweglichen Körpern angibt, welche während der zwischen zwei Messungen verflossenen Zeitspanne stattfand und infolgedessen repräsentativ für die Augenblicksgeschwindigkeit des beweglichen Körpers ist.
2. Verwendung eines elektronischen Empfängers mit Differentialtransformator zum Messen der augenblicklichen Veränderung der Geschwindigkeit (Beschleunigung oder Verzögerung ) eines beweglichen Körpers, in Kombination mit dem Messen der Lage und der Geschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastorgan (3) des Empfängers mit dem beweglichen Körper in Verbindung steht:, daß der liinpfanger mittels einer droiockförmigen St rom-Welle dor;irl. erregt, wird,

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daß die erste Ableitung dieser Welle, die am Sekundärkreis (5) des Empfängers erscheint, die Form einer Rechteckwelle hat,

daß man dann periodisch eine Information betreffend die Amplitude dieser Rechteckwelle entnimmt, wobei die gemessenen Werte ein Maß für die augenblickliche Lage des beweglichen Körpers sind, so daß die Differenz der gemessenen Werte, die zwischen zwei Messungen erscheint, die Veränderung der Lage des beweglichen Körpers angibt, welche während der zwischen zwei Messungen verflossenen Zeitspanne stattfand und infolgedessen repräsentativ für die Augenblicksgeschwindigkeit des beweglichen Körpers ist, und daß man elektronisch die Differenzen der Geschwindigkeiten berechnet, entsprechend den unterschiedlichen Lagen des beweglichen Körpers, wobei diese Differenzen ein Maß für die augenblickliche Veränderung der Geschwindigkeit des beweglichen Körpers ist,
3. Schaltungsanordnung enthaltend einen elektronischen Empfänger mit einem Differentialtransformator, dessen TnKtoraan mit. cirean beweglichen Körper in Verbindung steht und welcher, int.;lx<;;ondere nach den Ansprüchen 1 und 2 v.uv Verwendung gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärwicklung des Differentialtransformators bevorzucTt über einen Differenzverstärker ein Dreieck-Generator vorgeschaltet ist, daß die gegeneinander geschalteten Sekundärwicklungen des Differentialtransformators mit einem ersten Abfrageschalter , welcher bevorzugt eine Speichereinheit enthält, verbunden sind, daß dem genannten Abfrageschalter ein zweiter Abfrageschalter, welcher bevorzugt ebenfalls eine Speichereinheit enthält, nachgeschaltet ist, daß die Ausgänge der genannten beiden Abfrage-

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schalter auf eine bevorzugt .iLs Differenzverstärker ausgebildete Einheit geführt Lst, um die Differenz der Ausgangssignale beider Abfrageschalter zu bestimmen, und daß ein mit dem Dreieck-Generator synchronisierter Generator zur Erzeugung von synchronen Abtastsignalen für die genannten Abfrageschalter vorgesehen ist.
4. Schaltungsanordnung, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Rechner- und/oder Speichereinheit vorgesehen ist, mittels welcher elektronisch die Differenzen der Geschwindigkeiten unter Berücksichtigung der zwischen den Messungen abgelaufenen Zeiten die augenblickliche Veränderung der Geschwindigkeit, also die Beschleunigung oder Verzögerung, des beweglichen Körpers bestimmbar ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator für die synchronen Signale zur Abtastung der augenblicklichen Lage und/oder der Augenblicksgeschwindigkeit des beweglichen Körpers derart ausgebildet ist, daß das zweite Abtastsignal jeweils zeitlich kurz vor dem ersten Abtastsignal auf den zweiten Abfrageschalter und/oder Speicher gegeben wird, wobei das zweite Abtastsignal und das diesem nachfolgende erste Abtastsignal im wesentlichen bei Erreichen der maximalen Amplitude der Sekundärspannung abgegeben worden, welche im wesentlichen rechteckförmig und/oder unter Berücksichtigung vorhandener Induktivitäten und Widerstände entsprechend abgeflacht ist.