DE743886C

DE743886C - Device for remote display of angular positions

Info

Publication number: DE743886C
Application number: DES145355D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Otto Wolff
Original assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Current assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Priority date: 1939-09-28
Filing date: 1939-09-28
Publication date: 1944-01-05

Description

Einrichtung zur Fernanzeige von WinkeIstellungen. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Fernanzeige von Winkelstellungen durch Änderung der Phasenlage einer Steuerspannung - enüber einer Vergleichsspannung, e,eg bei der die Steuerspannung geberseitig einem mit der Vergleichsspannung dreiphasig erregten Drehfeldsystem entnommen wird und ein Braunsches Rohr zur Anzeige benutzt ist.Device for remote display of angular positions. The invention relates to a device for remote display of angular positions by changing the phase position of a control voltage - en via a comparison voltage, e, eg in which the control voltage is taken from a rotary field system excited three-phase with the reference voltage and a Braunsches tube is used for display.

Es ist bekannt, durch stetige Änderung der Phase des Fernleitungsstromes Winkelwerte zur Anzeige zu bringen. Als Geber dient ein PhaseAregler, während der Empfänger so eingerichtet -ist, daß zwischen einem Drehfeld und einem relativ dazu beweglichen, durch den Fernleitungsstrom erzeugten Wechselfeld eine direkte Wechselwirkung stattfindet, infolge der sich der mit dem Empfänger verbundene Zeiger einstellt und allen Phasenänderungen folgt. Dadurch, daß die Strom-bzw. Spannungswellen aber nicht frei von Oberwellen sind, ergeben sich bei dieser Einrichtung erhebliche Nachteile. Die Phasenänderung ergibt kein genaues Maß für den Winkelwert, der zur Fernanzeige gebracht werden soll. Ferner ist die mechanische Anzeige an sich ungenatier als die elektrische, die mit Hilfe des Braunschen Rohres durchgeführt wird, da ein Zeigerinstrument bedeutend träger arbeitet und immer gewisse F-instellzeiten erfordert.It is known by continuously changing the phase of the transmission line current To bring angle values to the display. A phase controller serves as the encoder, during the Receiver set up so that between a rotating field and a relative to it moving alternating field generated by the long-distance line current a direct interaction takes place, as a result of which the pointer associated with the receiver is adjusted and follows all phase changes. The fact that the current or. Tension waves, however are not free from harmonics, there are considerable disadvantages with this device. The phase change does not give an exact measure of the angular value that is used for remote display should be brought. Furthermore, the mechanical display is in itself unspecified as the electrical, which is carried out with the help of the Braun tube, as a pointer instrument works significantly more slowly and always requires certain adjustment times.

Es ist ferner bekannt, zwei Drehmelder von gleicher Frequenz auf einen Elektronenstrahl wirken zu lassen, so daß beide Kreisbahnen entgegengesetzten Umlaufsinn haben. Dieser besondere Aufwand zweier Anordnungen bedingt gleichzeitig den Nachteil, daß der sichtbare Elektronenstrahl nicht unmittel'bar ein Maß für den zu übertragenden Winkel abgibt.It is also known to have two resolvers of the same frequency on one Let the electron beam act, so that both circular orbits opposite directions of rotation to have. This special effort of two arrangements causes the disadvantage at the same time, that the visible electron beam is not a direct measure of the amount to be transmitted Angle gives off.

Diese Schwierigkeiten und Nachteile beseitigt die Erfindung dadurch, daß eine Vergleichseinrichtung in Abhängigkeit von dem zeitlichen Abstand der gleichsinnigen Nulldurchgänge der Steuer- und der Vergleichsspannung eine Gleichspannung abgibt, die den auf einer geschlossenen Bahn mit einer zur Frequenz der Vergleichsspannun- in einem ganzzahligen Verhältnis stehenden Frequenz timlaufenden Elektronenstrahl eines Bratinscheu Rohres steuert.The invention eliminates these difficulties and disadvantages by that a comparison device depending on the time interval of the same direction Zero crossings of the control and comparison voltage a DC voltage emits, which on a closed path with a frequency of the equivalent voltage in an integer relation frequency to the traveling electron beam of a Bratinscheu tube controls.

Durch die erfindungsgemäße Einrichtung wird eine grolle Unabhängigkeit von Leitungswiderständen erreicht, außerdem wird der Aufwand an Leitungsmaterial geringer. Ferner wird durch Verwendung eines Braunscheu Rohres die Anzeigegenauigkeit bedeutend gesteigert. Uni allen Anforderungen zu ,genügen, kann noch eine zweite Einriclituiig ,gleicher Bauart zugeschaltet werden, wobei 3 el die eine zur Grobanzeige und die andere zur Feinanzeige dient.The device according to the invention achieves a high degree of independence from line resistances, and the cost of line material is also lower. Furthermore, the accuracy of the display is significantly increased by using a Braunscheu tube. Uni to meet all requirements, a second Einriclituiig, the same design can be switched on, whereby 3 el is used for a rough display and the other for a fine display.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der Beschreibung eines AusführunIgsbeispiels. Die Abbildung zeigt eine schematische Schaltung der Einrichtung.Further details emerge from the description of an exemplary embodiment. The figure shows a schematic circuit of the device.

In der Abbildung besteht das Drehfeldbystem aus dem motorähnlichen Geber ii. Der Geber i i besitzt z. B. die im Stern Igeschaltete Ständerwicklung 12, die an die Netzpliasen R, S, T angeschlossen ist. Die in der Wickfung erzeugte konstante, in der Phase aber veränderliche Steuerspannung U, wird durch Schleifringe 14 abgenommen und el mittels des Übertragers 15, der eine Primärwicklung el 16 und eine Sekundärwicklung el 17 hat, an den Gleichrichter 18 bzw. das Gitter der Röhre 26 gelegt. Zwischen Wicklung il und Primärwicklung 16 kann unter Umständen noch eine kons tante Indtiktivität ig geschaltet werden.In the figure, the rotating field system consists of the motor-like encoder ii. The encoder ii has z. B. the stator winding 12 connected in the star I, which is connected to the network pliases R, S, T. The constant control voltage U generated in the winding, but variable in phase, is taken off by slip rings 14 and el by means of the transformer 15, which has a primary winding el 16 and a secondary winding el 17, to the rectifier 18 or the grid of the tube 26 placed. Under certain circumstances, a constant inductance ig can also be connected between winding il and primary winding 16.

Die konstante und mit der Steuerspannung frequenzgleiche Vergleichsspannung Uf wird einer beliebigen annutib gsquelle entnommen und über einen Transformator 2o der Primär-WiCklUng, 22 eines Übertragers :21 zugeführt. Zweckmäßig wird jedochdie Vergleichsspannun- t'f aus dein Netz entnommen, wobei z. B. die Spannung zwischen S und Tgewählt werden kann. Auch hier kann zwischen Sekundärwicklun,- des Transformators 2o und Primärwicklung. .22 des übertra-erS 21 eine ZD feste Induktivitat 4 er geschaltet werden. Die Vergleichsspannung Uf wird nun über den Übertra'ger 21 an einen Gleichrichter :25 bzw. an das Gitter der Röhre 27 gelegt. Durch die magnetische Sättigung des Tbertragers 21 entstehen an seiner Sekundärwicklulh# 23 kurze Spannungsspitzen.The constant reference voltage Uf, which has the same frequency as the control voltage, is taken from any annuity source and fed to the primary winding 22 of a transformer 21 via a transformer 2o. However, the comparison voltage is expediently taken from the network. B. the voltage between S and T can be selected. Here, too, between the secondary winding - of the transformer 2o and the primary winding. .22 of the transformer 21 a ZD fixed inductance 4 he can be switched. The comparison voltage Uf is now applied via the transformer 21 to a rectifier 25 or to the grid of the tube 27 . The magnetic saturation of the transformer 21 results in short voltage peaks at its secondary winding # 23.

Die von den Transformatoren 15 Und 21 abgegebenen Spannungen dienen zumSteuern zweier Röhren .26 und .27, die von einer Stromquelle 49 gespeist werden. Durch die Gleichrichter 18 und 25, denen noch die Widerstände 28 und :29 vorgeschaltet sein können, wird dafür gesorgt, daß nur die positiven Spannungsspitzen am Widerstand 30 bzw. 31 wirksam werden. Die Röhren:26 und 27 sind nach Art einer Kippschaltung durch wechselseitige Kopplung der Gitter 32, 33 mit clen AilOden 34, 35 angeordnet. Diese Schaltung ist von der bekannten Kallirotronschaltung abgeleitet, die natürlich auch verwandt \% - -Crden kann. An Stelle der im Ausführungsbeispiel angeführten Doppelgitterröhren 26, Können ebensogut Pentoden, Hexoden oder ähnliche Röhren benutzt werden. Es ist auch mölglich# die Kippwirkung, statt durch Kopphing der Anoden auf die Gitter durch entsprechende Kopplung zweier Gitter einer entsprechenden -.L%Iehrgitterröhre hervorzurufen.The voltages delivered by the transformers 15 and 21 are used to control two tubes .26 and .27, which are fed by a current source 49. The rectifiers 18 and 25, which can also be preceded by the resistors 28 and 29, ensure that only the positive voltage peaks at the resistor 30 and 31 are effective. The tubes 26 and 27 are arranged in the manner of a toggle circuit by mutual coupling of the grids 32, 33 with the AilOden 34, 35 . This circuit is derived from the well-known kallirotron circuit, which of course can also be related to \% - -Crden. Instead of the double grid tubes 26 listed in the exemplary embodiment, pentodes, hexodes or similar tubes can just as well be used. It is also possible to produce the tilting effect instead of coupling the anodes to the grids by coupling two grids of a corresponding lattice tube.

lin Anodenstromkreis der Röhren:26 und 27 befinden sich Widerstände 36 und 37, mit deren Hilfe die Spannung am Welineltzylinder 38 eines Braunschen Rohres 39 gesteuert wird. Der Elektronenstrahl 4o wird mittels der Platten 41 bis -14 in Kreisforin abgelenkt. Die Plattenpaare 41, -43 und 42. 44 sind über den Übertrager 15 an eine Wechselspannungsstelle -[6 angeschlossen. Die der Wechselspanntin--squelle -16 entnommene Spannung U" kann dabei zweckmäßig identisch mit der Vergleichsspannung Uf sein.lin anode circuit of the tubes: 26 and 27 there are resistors 36 and 37, with the help of which the voltage on the Welinelt cylinder 38 of a Braun tube 39 is controlled. The electron beam 4o is deflected in a circular shape by means of the plates 41 to -14. The plate pairs 41, -43 and 42. 44 are connected to an alternating voltage point - [6] via the transformer 15. The voltage U "taken from the alternating voltage source -16 can expediently be identical to the comparison voltage Uf.

Statt der elektrostatischen Ablenkung des Elektronenstrahles -to kann eine elek-tromagnetische Ablenkung gewählt werden. Ebensogut kann auch eine an sich bekannte Auslenkung des Elektronenstrahls zur Anzeige des zu übertragenden Winkels benutzt werden. Die Blenden 47 Und 48 dienen in üblicher Weise zur scharfen Bündelung des Elektronenstrahles.Instead of the electrostatic deflection of the electron beam -to, an electromagnetic deflection can be selected. A deflection of the electron beam known per se can just as well be used to display the angle to be transmitted. The diaphragms 47 and 48 are used in the usual way to focus the electron beam sharply.

Die zweite Einrichtung, in der die Bezugzeichen mit einem Strich versehen sind, ist genau entsprechend aufgebaut und dient zur Feinanzeige, so daß bei der Beschreibung des Aufbaues nur die eine Seite berücksichti -t zu j# werden braucht. In dein Einstellgerät 4o können beispielsweise Übersetzungen angeordnet sein, init deren Hilfe die gewünschte Unterteilung in Grob und Fein erreicht wird. Unter Umständen kann noch ein drittes Drehfeldsystem und dazugehöriges Braunsches Rohr zur Unterteilung des übertragungswertes in Grob, Mittel und Fein vorgesehen sein, um die Einstell- und Ablesegenauigkeit. noch weiter züi steigern.The second facility in which the reference characters are primed are, is structured exactly accordingly and is used for fine display, so that with the Description of the structure only one side needs to be taken into account to j #. In your setting device 4o, for example, translations can be arranged, init whose help the desired subdivision into coarse and fine is achieved. In certain circumstances can still have a third rotating field system and the associated Braunsches tube for subdivision of the transfer value can be provided in coarse, medium and fine in order to and reading accuracy. increase even further.

Zur Wirkungsweise der Einrichtung sei folgendes angegeben - Der Übertrager 2 1 wird durch die Vergleichsspannung Uf, die ihm durch den Transformator 20 zugeführt wird, periodisch magnetisch gesättigt, so daß bei jedem Nulldurchgang des primären Magnetisierun"1,-,stroi-ns kurze Spannungsspitzen entstehen. Durch den Gleichrichter 2_#, der mit dein N#,-iderstand 29 in Reihe liegt, kommt nur die positive Spannungsspit7e am Widerstand en, 3 1 zur Wirkung. In jeder Periode wird daher durch diese Spannungsspitze die Röhre 27 hochgesteuert. Infolgeder angewandten Kippschaltung zwischen den Röhren26 und 27 wird die- Röhra,26 gesperrt, und der Anodenstrom kann nur durch den Widerstand 37 fließen. Die Spannung am Widerstand 36 verschwindet und damit auch am Wehneltzy.linder 38 des Braunschen Rohres 39, so daß dieses aufleuchten kann. Der Übertrager 45 zur Veranlassung des Elektronenstrahlumlaufes ist so eingestellt, daß sich der Elektronenstrahl 40 in diesem Augenblick im Punkt A befindet. Die Wechselspannung U" des übertragers 45 kann die gleiche sein wie die Vergleichsspannung Uf. Die Frequenz muß j edenfalls ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz der Vergleichsspannung Ui sein.The following is to be stated regarding the operation of the device - the transformer 2 1 is periodically magnetically saturated by the comparison voltage Uf, which is fed to it by the transformer 20, so that short voltage peaks occur with each zero crossing of the primary magnetization "1, -, stroi-ns . the rectifier 2_ # provided with your N # - is in series esistance 29, only the positive Spannungsspit7e Infolgeder comes en across the resistor, 3 1 into effect, therefore, the tube is in E ach period highly controlled 27 by this voltage spike applied.. The flip-flop circuit between the tubes 26 and 27 is blocked and the anode current can only flow through the resistor 37. The voltage at the resistor 36 disappears and thus also at the Wehneltzy.linder 38 of the Braun tube 39 so that it can light up. The transmitter 45 for causing the electron beam circulation is set in such a way that the electron beam 40 is at this moment at point A. The W The alternating voltage U ″ of the transformer 45 can be the same as the comparison voltage Uf. The frequency must j n any event, be an integer multiple of the frequency of the comparison voltage Ui.

Nach einer durch die Phasenverschiebung zwischen Steuerspannung U, und Vergleichsspannung Ui bedingten Zeit spielt sich ein gleicher Vorgang wie beschrieben im Stromkreis der Stenerspannung U, ab. Die Röhre 26 wird mit Hilfe der Widerstände 28 und 3o, die im Stromkreis des Gleichrichters 18 liegen, hochgesteuert, so daß die Röhre 27 gesperrt ist. Durch den Widerstand 37 fließt jetzt kein AnodenstrOm, 37 ist daher spannungslos, dagegen sperrt die Spannung am Widerstand 36, durch den allein der Anodenstrom fließt, den Wehneltzylinder 39 des Braunschen Rohres 39. #Inzwischen hat der Elektronenstrahl 40 die kreisbogenförmige Spur von A bis B durchlaufen, der Winkel a ist daher gleich dem zu übertragenden Win-kel. Die Spur A-B entspricht dem zeitlichen Abstand zweier gleichsinniger Nulldurchgänge der Stetierspannung U, und der Vergleichsspannung Ul, d. IL der Phasenverschiebung und damit dem Verstellwinkel des Gebers i.After a time caused by the phase shift between the control voltage U 1 and the comparison voltage U i, the same process as described takes place in the circuit of the star voltage U 1. The tube 26 is driven up with the help of the resistors 28 and 3o, which are in the circuit of the rectifier 18, so that the tube 27 is blocked. Through the resistor 37 now flows no anode current 37 is therefore de-energized, however, the voltage disables the resistor 36, flows through only the anode current, the Wehnelt cylinder 39 of the Braun tube 39. #Inzwischen has the electron beam 40, the circular-arc track from A to B run through, the angle a is therefore equal to the angle to be transmitted . The track AB corresponds to the time interval between two zero crossings in the same direction of the continuous voltage U, and the comparison voltage Ul, i.e. IL the phase shift and thus the adjustment angle of the encoder i.

Wenn beispielsweise zwischen Grob- und Feinsystein ein Verhältnis von i : io besteht, ist es ohne Scbwierigkeit möglich, noch die Zehntelgrade abzulesen. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist gegen Beeinträchtigung durch Oberwellen der Spannungen U, und Uf unempfindlich, da nur die gleichsinnigen il#,ulldurchgänge zur Übertragung,der Anzeige verwandt werden. Dle Erfindung ist nicht nur auf leitungsgebundene Übertragung beschränkt, sondern kann auch bei drahtloser Übertragung vorteilhaft angetvandt werden, da die Phasenverschiebung unabhängig von der übertragungsart zur Fernanzeize benutzbar ist.If, for example, there is a ratio of i : io between coarse and fine stone, it is possible to read off the tenths of a degree without difficulty. The device according to the invention is insensitive to impairment by harmonics of the voltages U, and Uf, since only the il #, zero crossings in the same direction are used for transmission, the display. The invention is not only limited to wired transmission, but can also be used advantageously in wireless transmission, since the phase shift can be used for remote display regardless of the type of transmission.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for remote display of angular positions by changing the phase position of a continuous voltage compared to a comparison voltage, where the control voltage, one with the comparison voltage on the encoder side, three-phase excited rotating field system is taken and a Braunsches tube is used for display is, characterized in that a comparison device, depending on the time interval between the zero crossings in the same direction of the control voltage and the comparison voltage emits a DC voltage that corresponds to the frequency on a closed path the comparison voltage, g revolving frequency standing in an integer ratio Controls the electron beam of a Braun tube.

2. Device according to claim i, characterized in that the control and the comparison voltage control via rectifier a flip-flop, such that, the phase angle corresponding spacings of the consecutive same-direction voltage spikes keys a lying at the flip-flop DC voltage ZD. 3. Device according to claim: 2, characterized in that the sampled DC voltage blocks or enables the electron beam.