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Einrichtung zur Ermöglichung und Überwachung der Nachdrehung einer
Achse auf eine mit der Stellung eines entfernten Gebers übereinstimmende Stellung
Es besteht oft die Aufgabe, eine Achse auf eine mit der Stellung eines entfernten
Gebers übereinstimmende Stellung nachzudrehen. In besonderen Fällen ist es auch
erwünscht, diese Nachdrehung möglichst isochron, d. h. synchron und gleichphasig,
vorzunehmen, so daß die Winkelstellung der nachzudrehenden Achse in jedem Zeitpunkt
möglichst genau der Winkelstellung der Geberachse entspricht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe verwendet man je ein Ringpotentiometer-
auf der Geber- und Empfängerseite, die von einer gemeinsamen Spannungsquelle gespeist
werden. Die Abgriffe dieser beiden Ringpotentiometer sind mechanisch mit den Achsen
gekuppelt, deren gegenseitige Stellung in Übereinstimmung zu bringen ist. Zwischen
den Abgriffen liegt ein Spanungsmesser, der nur dann dauernd einen Nullausschlag
zeigt, wenn sich die beiden Potentiometerabgriffe und damit die beiden interessierenden
Achsen isochron drehen. Erfolgt die Nachdrehung von Hand aus und tritt hierbei eine
zeitliche Verzögerung oder Voreilung auf, dann zeigt der Spannungsmesser einen Ausschlag,
der erst nach Erreichen der richtigen Einstellung wieder verschwindet.
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In Abb. z ist diese bekannte Anordnung im Prinzip dargestellt. Die
Achse des Gebers ist mit A, die nachzudrehende Achse des Empfängers ist mit B bezeichnet.
Auf diesen beiden Achsen sind die drehbaren Abgriffe c und d der beiden Ringpotentiometer
a und b
angeordnet. Beide Potentiometer liegen an einer - gemeinsamen
Gleichspannungsquelle. An einem Spannungsmesser e wird die zwischen den beiden Potentiorneterabgriffen
gegebenenfalls auftretende Differenzspannung angezeigt.
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Diese bekannte Rückmeldeeinrichtung hat zwei wesentliche Nachteile.
Es ist zunächst
einleuchtend, daß die Wicklungen der beiden Ringpptentiometer
den gesamten Umfang der Ringe nicht gleichmäßig bedecken. Zwischen den beiden Anschlußstellen
der Spannungsquelle ist vielmehr stets ein toter Raum vorhanden, in dem daher eine
einwandfreie Rückmeldung nicht mehr möglich ist. Der zweite Nachteil dieser bekannten
Rückmeldeeinrichtung besteht darin, daß die Einstellgenauigkeit nicht beliebig hoch
getrieben werden kann, da die Potentioineterabgriffe c und d einerseits eine endliche
Breite haben und die Wicklung der Potentiometer andererseits nicht beliebig fein
unterteilt werden kann.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu beseitigen.
Sie geht von dem in Abb. i dargestellten bekannten Prinzip aus und besteht darin,
daß jedes dieser beiden Potentiometer mit mindestens zwei Abgriffen versehen ist,
die mit verschiedener Geschwindigkeit, vorzugsweise im Verhältnis i : 1o, von den
Einstellorganen angetrieben werden und daß eine entsprechende Anzahl von Indikatoren
zur Messung der jeweils zwischen zwei äquivalenten Potentiometerabgriffen auftretenden
Spannung vorgesehen ist. Werden zwei Potentiometerabgriffe verwendet, so ist es
zweckmäßig, diese derart zu justieren. daß beide Abgriffe jeweils dann einen Winkel
von 18o° miteinander einschließen, wenn der mit geringerer Geschwindigkeit rotierende
Abgriff die Mittellage zwischen den beiden Potentiometerendpunkten einnimmt. In
dieseln Fall, in dein man also zwei Anzeigegeräte besitzt, werden niemals beide
Anzeigegeräte gleichzeitig ausfallen, weil die beiden Potentioineterabgriffe niemals
gleichzeitig die wicklungsfreie Stelle des Potentiometers passieren werden.
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An sich ist die Anwendung des Dezimalsystems zur Grob- und Feineinstellung,
beispielsweise bei Ferneinstellv orrichtungen, bekannt. Die Verwendung eines gemeinsamen
Potentiometers finit mehreren Abgriffen besitzt jedoch den besonderen Vorteil der
Einfachheit und der gleichzeitigen Erhöhung der Anzeigegenauigkeit.
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Ein Ausführungsbeispiel für den Erfindungsvorschlag ist in Abb.2 dargestellt.
Gleiche Bezugszeichen stellen wiederum die gleichen Anordnungen dar wie bei dem
Ausführungsbeispiel nach Abb. i. Außer den beiden einstellbaren Potentiometerabgriffen
c und d sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb.2 noch zwei weitere Potentiometerabgriffe
f und g vorgesehen, die mit einer anderen Geschwindigkeit rotieren als die beiden
Abgriffe c und d. Es wird sich empfehlen, diese Abgriffe f und g etwa mit der zehnfachen
Geschwindigkeit rotieren zu lassen. Auf den Achsen A und B müßten dann entsprechende
Übersetzungsgetriebe angeordnet werden. Im übrigen sind jeweils die Abgriffe c und
f und die Abgriffe d und g zwangsläufig miteinander gekoppelt. Außer dem Anzeigeinstrunient
e ist nun noch ein weiteres Anzeigeinstrument lt vorgesehen, das ebenfalls bei richtiger
Einstellung eine Nullanzeige liefert. Die beiden Abgriffe eines Potentiorneters
wird man zweckmäßig derart anordnen, daß der eine Abgriff auf der einen Wicklungsseite,
der andere Abgriff auf der anderen Wicklungsseite schleift. Es wäre aber auch möglich,
den einen Abgriff auf der Innen- und den anderen Abgriff auf der Außenseite des
Ringpotentiometers rotieren zti lassen.
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Das Prinzip des in Abb. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels ist in
Abb. 3 nochmals dargestellt. Die Potentiometerwicklungen sind in dieser Abbildung
als geradlinige Widerstände ausgebildet.
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In Abb. 4. ist die bereits empfohlene Justierung der beiden Potentiolneterabgritie
angegeben. Um zu vermeiden, daß die beiden Abgriffe c und f in irgendeiner Lage
gerade gemeinsam die wicklungsfreie Stelle des Potentioineters a. überstreichen.
sind die beiden Abgriffe c und f derart zu justieren, daß sie gerade dann. eine
gegenseitige Winkelverstellung von iSo'- einnehmen, wenn der mit geringerer Geschwindigkeit
rotierende Abgriff f die Mittellage zwischen den beiden Endpunkten der Potentiometerwicklung
einnimmt.
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Zur Erleichterung der Anzeige wird es sich empfehlen, die beiden Anzeigesysteme
in einem einzigen Gerät unterzubringen. Abb. 5 und 6 zeigen für diesen Fall zwei
Ausführungsbeispiele. Gemäß Abb. 5 - besteht das Anzeigegerät tu. aus zwei Anzeigesystemen,
die einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die Zeiger der beiden Anzeigesy steine
sind mit n. und o bezeichnet. Sowohl bei diesem Anzeigegerät als auch bei dein in
Abb. 6 dargestellten Anzeigegerät ist die geringste Abweichung von der isochronen
Drehung der beiden Achsen durch einen Ausschlag der beiden Anzeigesysteme ohne weiteres
zu erkennen. Bei dein Anzeigegerät p gemäß Abb. 6 sind die beiden Anzeigesysteme
koaxial zueinander angeordnet. Die beiden Zeiger dieser Systeme r und
q besitzen verschiedene Längen und spielen im übrigen vor einer gemeinsamen
Skala.
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Abschließend soll darauf hingewiesen werden, daß der Erfiudungsvorscblag
nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt sein soll. Selbstverständlich
ist es möglich, mehr als zwei Potentioineterabgriffe zu verwenden. Es ist auch nicht
erforderlich, das Übersetzungsverhältnis der zti einem Potentiometer gehörenden
Abgriffe zu i : 1o
zu wählen. Dieses Verhältnis wird im allgemeinen
von der verlangten Anzeigegenauigkeit abhängen.