DE3322380A1

DE3322380A1 - Steueranordnung fuer einen drehfeldempfaenger

Info

Publication number: DE3322380A1
Application number: DE19833322380
Authority: DE
Inventors: Serge 92190 Meudon Hethuin; Guy François Marie 92100 Boulogne Marin
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1982-07-02
Filing date: 1983-06-22
Publication date: 1984-01-05
Also published as: GB2123578A; FR2529699A1; US4598289A; GB2123578B; JPS5920099A; FR2529699B1

Abstract

1 Diese Anordnung eignet sich insbesondere für Drehfeldgeräte mit drei Ständerwicklungen. Die Anordnung weist das Kennzeichen auf, daß sie einerseits vier Zweige enthält, wobei die Eingänge der ersten und der zweiten Zweige miteinander verbunden sind und eine erste Spannung von den Enden der Ständerwicklungen des Ringfeldgebers erhalten, und die Eingänge der dritten und vierten Zweige miteinander verbunden sind und eine zweite Spannung von den Enden des Ständers des Ringfeldgebers erhalten, und daß zum Liefern einer Steuerspannung an die Wicklungsenden des Ständers des Ringfeldgebers einerseits zwei Addiererelemente vorgesehen sind, von denen die zwei Eingänge des ersten Addierers mit den Ausgängen des ersten bzw. dritten Zweiges und die zwei Eingänge des zweiten Addierers mit den Ausgängen des zweiten bzw. vierten Zweiges verbunden sind, wobei jeder dieser Zweige eine Umwandlungsfunktion der nachstehenden Form hat: sin(kleines Alpha + kleines Phi[tief]1), sin(kleines Alpha + kleines Phi[tief]2), sin(kleines Alpha + kleines Phi[tief]3), sin(kleines Alpha + kleines Phi[tief]4), wobei kleines Alpha die von dem digitalen Element gelieferte Information darstellt und kleines Phi[tief]1, kleines Phi[tief]2, kleines Phi[tief]3, kleines Phi[tief]4 die jeweiligen Phasenverschiebungswinkel darstellen. Anwendungsbereich: Die Lagenanzeige auf einem Instrument eines Flugzeuges.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steueranordnung für einen Drehfeldempfänger für Daten, die von einem Ringfeldgeber und von einem digitalen Element geliefert werden, wobei die genannten Drehfeldgeräte drei Ständerwicklungen enthalten.

Es sei bemerkt, daß die Drehfeldgeräte hier im wesentlichen zur Übertragung von Rechteckdaten benutzt werden. Eine Beschreibung der Geräte ist in der Zeitschrift "Techniques de l'ingénieur" in dem Artikel: "Appareils synchrons" von Marcel Saimtillan und Henry Jullien enthalten.

Mit diesen Geräten ist es möglich, eine Anzeige zu steuern, die von zwei Größen abhängig ist, wobei diese Größen von Geräten desselben Typs erzeugt werden. Es geschieht immer häufiger, daß die Größen durch digitale Mittel verarbeitet werden wie, beispielsweise, in Mikroprozessorsystemen. Dies bringt ein wesentliches Problem mit sich, wenn eine der Größen von einem digitalen Element geliefert wird und die Anzeige in dem Drehfeldempfänger erfolgt. Dieser Fall tritt insbesondere bei Luftfunknavigationssystemen auf, in denen ein Flugzeug seine Lage gegenüber einer Bake bestimmt. An Bord dieses Flugzeuges gibt es eine mehr oder weniger fortschrittliche Ausrüstung, die die Peilung in digitaler Form liefert; dieser Winkel zeigt, in bezug auf das Flugzeug, den Winkelabstand zwischen dem magnetischen Nordpol und der Bake; eine einfachere Ausrüstung liefert den Kurs. Dieser Winkel wird auf einfache Weise von einem Drehfeldgerät verarbeitet, das mit einem Kompaß gekoppelt ist. Die notwendige Fernanzeige muß von einem Drehfeldempfänger durchgeführt werden und muß die Lage, also den Unterschied zwischen den obengenannten Winkeln (Peilung und Kurs) angeben.

Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine Steuer- anordnung zu schaffen, womit Größen erzeugt von Geräten unterschiedlichen Typs verarbeitet werden können.

Dazu weist eine Anordnung der eingangs erwähnten Art das Kennzeichen auf, daß sie einerseits vier Zweige enthält, wobei die Eingänge der ersten und der zweiten Zweige miteinander verbunden sind und eine erste Spannung von den Enden der Ständerwicklungen des Drehfeldgebers erhalten und die Eingänge der dritten und vierten Zweige miteinander verbunden sind und eine zweite Spannung von den Enden der Ständerwicklungen des Drehfeldgebers erhalten, und daß zum Liefern der Steuerspannungen zu den Wicklungsenden des Ständers des Drehfeldempfängers zwei Addierer vorgesehen sind, wobei die zwei Eingänge des ersten Addierers mit dem Ausgang des ersten und des dritten Zweiges und die zwei Eingänge des zweiten Addierers mit den Ausgängen des zweiten bzw. vierten Zweiges verbunden sind und jeder dieser Zweige eine Umwandlungsfunktion der Form

sin (kleines Alpha + kleines Phi[tief]1), sin (kleines Alpha + kleines Phi[tief]2), sin (kleines Alpha + kleines Phi[tief]3), sin (kleines Alpha + kleines Phi[tief]4)

aufweist, worin kleines Alpha die von dem digitalen Element gelieferte Information und kleines Phi[tief]1, kleines Phi[tief]2, kleines Phi[tief]3, kleines Phi[tief]4 die unterschiedlichen Phasenverschiebungswinkel darstellen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Einzelheit einer Ausführungsform eines Zweiges, der einen Teil der Anordnung nach Fig. 1 bildet.

Die untenstehende Beschreibung basiert auf der Anwendung der Erfindung, die bereits obenstehend erwähnt wurde, d.h. die Anzeige der Lage als Funktion des Kurses und der Peilung.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Anordnung mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Der Drehfeldempfänger, der zum Anzeigen der Lage benutzt wird, ist mit dem Bezugszeichen 5 angegeben. Die Figur zeigt die drei Ständerwicklungen 6, 7 und 8 und eine Läuferwicklung 9. Die ersten Enden der Ständerwicklungen sind miteinander verbunden, das zweite Ende der Wicklung 6 ist mit Erde verbunden, während die zweiten Enden der Wicklungen 7 und 8 mit den Eingangsanschlüssen 10 bzw. 11 verbunden sind, so daß die Spannungen zur Steuerung des Drehwinkels des Läufers mit der Wicklung 9 zwischen diesen Anschlüssen 10 und 11 und Erde liegen. Der Drehfeldgeber 15, der die Kursinformation kleines Theta erzeugt, enthält die Ständerwicklungen 16, 17 und 18 und die Läuferwicklung 19; eine Spannungsquelle, die eine Wechselspannung von 26 V mit einer Frequenz von 400 Hz liefert, ist ständig mit den Enden der Läufer 9 und 19 verbunden; die ersten Enden der Wicklungen 16, 17 und 18 sind miteinander verbunden; das zweite Ende der Wicklung 16 ist mit Erde verbunden, während die zwei Enden der Wicklungen 17 und 18 mit den Eingangsanschlüssen 20 bzw. 21 verbunden sind, so daß die Spannungen, die von dem Drehfeldgeber 15 geliefert werden, zwischen diesen Anschlüssen 20 und 21 und Erde liegen. Die Anordnung 1 hat außerdem einen Eingang 30 zum Empfang digitaler Information, die die Peilung (kleines Alpha) bezeichnet.

Für die obengenannte Verwendung dient die Anordnung dazu, eine Spannung V10 zwischen dem Anschluß 10 und Erde zu liefern, so daß:

V10 = V0 sin (kleines Alpha - kleines Theta + 2 kleines Pi/3)

und eine Spannung V11 zwischen dem Anschluß 11 und Erde:

V11 = V0 sin (kleines Alpha - kleines Theta + kleines Pi/3)

Diese Spannungen sorgen dafür, daß der Läufer des Drehfeldempfängers sich um einen Winkel kleines Gamma dreht, der die Winkellage ist:

kleines Gamma = kleines Alpha - kleines Theta

Dies läßt sich wie folgt erreichen. Kombiniert mit dem Winkelkurs kleines Theta gibt es einerseits eine Spannung V20 zwischen dem Anschluß 20 und Erde und eine Spannung V21 zwischen dem Anschluß 21 und Erde, so daß:

V20 = V0 sin (kleines Theta - kleines Pi/3)

V21 = V0 sin (kleines Theta - 2 kleines Pi/3)

wobei V0 eine Konstante ist, die die maximale Amplitude der Spannungen darstellt.

Nach der Erfindung sind vier Zweige 40, 41, 42 und 43 vorgesehen. Die Eingänge der Zweige 40 und 41 sind mit dem Anschluß 21 über ein Dämpfungsglied 51, das eine Dämpfung um einen Faktor 1/2 verursacht, verbunden; ein erster Addierer 61 addiert die Spannungen V1 und V3, die an den Ausgängen der Zweige 43 bzw. 41 erscheinen. Ein zweiter Addierer 62 addiert die Spannungen V2 und V4, die an den Ausgängen der Zweige 42 bzw. 40 erscheinen. Die Ausgangsspannungen der Addierer 61 und 62 werden den Anschlüssen 10 und 11 über die Verstärker 71 und 72 mit einer Verstärkung (-4/Wurzel aus 3) zugeführt. Die Zweige 40, 41, 42, 43 haben die folgende Umwandlungsfunktion:

sin kleines Alpha

sin (kleines Alpha + kleines Pi/3)

sin (kleines Alpha + 2 kleines Pi/3)

sin (kleines Alpha + 3 kleines Pi/3)

Um die Wirkungsweise der Anordnung nach der Erfindung zu erläutern, genügt es, folgendes zu schreiben:

V1/V0 = + 1/2 sin (kleines Theta - kleines Pi/3) sin (kleines Alpha + 3 kleines Pi/3)

= - 1/4 [cos (kleines Alpha + kleines Theta + 2 kleines Pi/3) - cos (kleines Alpha - kleines Theta + 4 kleines Pi/3)]

V2/V0 = + 1/2 sin (kleines Theta - kleines Pi/3) sin (kleines Alpha + 2 kleines Pi/3)

= - 1/4 [cos (kleines Alpha + kleines Theta + kleines Pi/5) - cos (kleines Alpha - kleines Theta + 3 kleines Pi/3)]

V3/V0 = + 1/2 sin (kleines Theta - 2 kleines Pi/3) sin (kleines Alpha + kleines Pi/3)

= - 1/4 [cos (kleines Alpha + kleines Theta - kleines Pi/3) - cos (kleines Alpha - kleines Theta + 3 kleines Pi/3)]

V4/V0 = + 1/2 sin (kleines Theta - 2 kleines Pi/3) sin kleines Alpha

= - 1/4 [cos (kleines Alpha + kleines Theta - 2 kleines Pi/3) - cos (kleines Alpha - kleines Theta + 2 kleines Pi/3)].

Also:

4(V1 + V3)/V0 = cos (kleines Alpha - kleines Theta + 4 kleines Pi/3) + cos (kleines Alpha - kleines Theta + 3 kleines Pi/3)

= 2 cos (kleines Alpha - kleines Theta + 7 kleines Pi/6) cos kleines Pi/6 = 2 sin (kleines Alpha - kleines Theta + 7 kleines Pi/6 + kleines Pi/2) Wurzel aus 3/2.

Folglich:

4(V1 + V3)/Wurzel aus 3V0 = sin (kleines Alpha - kleines Theta + 2 kleines Pi/3 + kleines Pi)

oder

- 4/Wurzel aus 3 V0 (V1 + V3) = sin (kleines Alpha - kleines Theta + 2 kleines Pi/3).

Auf gleiche Weise:

4(V2 + V4)/V0 + cos (kleines Alpha - kleines Theta + 3 kleines Pi/3) + cos (kleines Alpha - kleines Theta + 2 kleines Pi/3)

= 2 cos (kleines Alpha - kleines Theta + 5 kleines Pi/6) cos kleines Pi/6 = 2 sin (kleines Alpha - kleines Theta + 5 kleines Pi/6 + kleines Pi/2).

Also

4(V2 + V4)/Wurzel aus 3V0 = sin (kleines Alpha - kleines Theta + kleines Pi/3 + kleines Pi);

oder

- 4/Wurzel aus 3 V0 (V2 + V4) + sin (kleines Alpha - kleines Theta + kleines Pi/3).

Folglich

V10 = kV0 sin (kleines Alpha - kleines Theta + 2 kleines Pi/3),

und

V11 = kV0 sin (kleines Alpha - kleines Theta + kleines Pi/3),

wobei k ein Proportionalitätsfaktor ist. Es ist möglich, wenn die Verstärkung der Verstärker 71 und 72 gleich A gewählt worden ist, zu erzielen, daß k = 1 ist, d.h.:

A = - 4/Wurzel aus 3

Fig. 2 zeigt eine detaillierte Ausführungsform der Zweige 40, 41, 42, 43; diese Zweige haben identische Strukturen mit Ausnahme des Winkelwertes an einem Eingang eines digitalen Addierers 90, dessen anderer Eingang die digitale Größe kleines Alpha erhält. Der wiedergegebene Winkelwert entspricht den verschiedenen Phasenabweichungen 0, kleines Pi/3, 2 kleines Pi/3 und 3 kleines Pi/3. Der digitale Wert an dem Ausgang wird einer "Sinustafel" 92 in Form beispielsweise eines Festwertspeichers zugeführt. Dieser Speicher liefert nur den positiven Sinus, und dieser digitale Wert wird dem digitalen Eingang 93 eines Digital-Analog-Wandlers 94 (beispielsweise der Schaltungsanordnung AD 7524) zugeführt; der Bezugssignaleingang 96 dieser Schaltungsanordnung ist mit dem Ausgang der Schaltungsanordnung 50 für die Zweige 40 und 41 und mit dem Ausgang der Schaltungsanordnung 51 für die Zweige 42 und 43 verbunden. Der Digital-Analog-Wandler ist von dem Widerstandstyp, so daß das Signal an dem Ausgang 97 das Produkt aus der dem Eingang 96 zugeführten Spannung und dem dem digitalen Eingang 93 zugeführten Kode ist. Um das Vorzeichen der Spannung an dem Ausgang 97 als Funktion des Winkels an dem Eingang der Tafel 92 zu ändern, wird eine digitale Vergleichsanordnung 98 verwendet, die detektiert, ob dieser Winkel innerhalb des Intervalls 0 und kleines Pi oder außerhalb dieses Intervalls liegt; als Funktion dieser Information, die die Vergleichsanordnung 98 liefert, wird ein Umschalter betätigt, um das Signal an dem Ausgang 97 mit +1 oder mit -1 zu multiplizieren. Dies läßt sich verwirklichen durch zwei Verstärker 100 und 101 mit einer Verstärkung von +1 bzw. -1, die zwischen dem Ausgang 97 und dem Eingang des Umschalters 99 liegen.

Es dürfte dem Fachmann einleuchten, daß durch Zeitmultiplextechniken eine einzige Sinustafel für die jeweiligen Zweige 40, 41, 42 und 43 benutzt werden kann.

Leerseite

Claims

1. Steueranordnung für einen Drehfeldempfänger für Daten, die von einem Drehfeldgeber und einem digitalen Element geliefert werden, wobei die genannten Drehfeldgeräte drei Ständerwicklungen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung einerseits vier Zweige enthält, wobei die Eingänge der ersten und der zweiten Zweige miteinander verbunden sind und eine erste Spannung von den Enden der Ständerwicklung des Drehfeldgebers erhalten und die Eingänge der dritten und vierten Zweige miteinander verbunden sind und eine zweite Spannung von den Enden der Ständerwicklungen des Drehfeldgebers erhalten, und daß zum Liefern der Steuerspannungen zu den Wicklungsenden des Ständers des Drehfeldempfängers zwei Addierer vorgesehen sind, wobei die zwei Eingänge des ersten Addierers mit dem Ausgang des ersten bzw. dritten Zweiges und die zwei Eingänge des zweiten Addierers mit den Ausgängen des zweiten und vierten Zweiges verbunden sind und jeder dieser Zweige eine Umwandlungsfunktion der Form

aufweist, worin kleines Alpha die von dem digitalen Element gelieferte Information und kleines Phi[tief]1, kleines Phi[tief]2, kleines Phi[tief]3, kleines Phi[tief]4 die jeweiligen Phasenverschiebungswinkel darstellen.

2. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweige aus einer "Sinustafel" gebildet sind, deren Eingang einen Kode erhält, der von der digitalen Information abhängig ist, und deren Ausgang mit dem digitalen Eingang eines Digital-Analog-Wandlers von einem Typ, dessen Ausgangsspannung einer einem Bezugseingang zugeführten Bezugsspannung proportional ist, verbunden ist, und daß dieser Bezugseingang den Eingang des Zweiges bildet und der Wandlerausgang der Ausgang ist.

3. Regelanordnung für einen Ringfeldempfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die

Phasenverschiebungswinkel die Werte 0, kleines Pi/3, 2 kleines Pi/3, 3 kleines Pi/3 haben.