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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 20. September 1954 Bekanntgemacht am 29. September 1955Registration date: September 20, 1954. Advertised on September 29, 1955

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Es sind Einrichtungen zur Fernübertragung von Winkelwerten bekannt, bei denen als Geber ein durchdrehbarer Spannungsteiler mit zwei um 90⁰ (oder drei um 120°) gegeneinander versetzten Schleifkontakten benutzt wird, dessen jeweils abgegriffene Teilspannungen den beiden (bzw. drei) ebenfalls um go° (bzw. 120°) gegeneinander versetzten Drehspulen eines Verhältnisstromempfängers zugeführt werden.There are known devices for the remote transmission of angular values, wherein a through rotary voltage divider is used with two 90 ⁰ (or by 120 °) mutually displaced sliding contacts, as a donor, which in each case tapped partial voltages also to go ° (the two (or three) or 120 °) mutually offset moving coils of a ratio current receiver are supplied.

Der Nachteil solcher Einrichtungen besteht darin, daß sie (außer der gemeinsamen Rückleitung, für die meist die Erde benutzt werden kann) bei Anwendung eines «-spuligen Verhältnisstromempfängers η Übertragungsleitungen erfordern, nämlich je eine zur Verbindung eines geberseitigen Schleifkontaktes mit einer Empfängerspule.The disadvantage of such devices is that they (apart from the common return line, for which earth can usually be used) require η transmission lines when using a η -spuligen ratio current receiver, namely one each to connect an encoder-side sliding contact with a receiver coil.

Die Erfindung hat nun ein Verfahren zum Gegenstand, das zur Fernübertragung, von Winkelwerten unter Benutzung eines durchdrehbaren Spannungsteilergebers und eines «-spuligen Verhältnisstromempfängers außer der Rückleitung nur eine einzige Übertragungsleitung benötigt und damit auch ohne besonderen technischen Aufwand eine drahtlose Übertragung ermöglicht, die nur eine einzige Trägerfrequenz erfordert.The subject of the invention is a method for remote transmission of angle values using a rotating voltage divider and a «-coil ratio current receiver apart from the return line, only a single transmission line is required and therefore without it special technical effort enables a wireless transmission that only has a single carrier frequency requires.

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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß bei Verwendung eines «-spuligen Verhältnisstromempfängers geberseitig insgesamt 2n Wechselspannungen verschiedener, aber konstanter Frequenz erzeugt werden, von denen iininer zwei derselben Empfängerspule zugeordnet sind, und der Gelier von jeder dieser Wechselspamningen während einer Winkeldrehung um IcSo" eine von Null bis zu einem Höchstwert ansteigende und wieder auf Null abfallende und währendAccording to the invention it is proposed that when using a "-spuligen ratio current receiver, a total of 2n alternating voltages of different but constant frequencies are generated on the transmitter side, of which two are assigned to the same receiver coil, and the gelation of each of these alternating voltages during an angular rotation by IcSo" from zero to increasing to a maximum and decreasing again to zero and during

ίο einer weiteren Winkeldrelumg um 180' diesen Wert beibehaltende Teilweehselspannung abgreift, wobei die derselben Kmpfängerspule zugeordneten Abgriffe um 180", die den verschiedenen Empfängerspulen zugeordneten Abgriffspaare dagegen um den Winkel gegeneinander versetzt sind, den die Empfängerspulen gegeneinander einnehmen, und daIi diese 2n Teilwechselspannungen über eine gemeinsame Trägerwelle oder eine gemeinsame Leitung an die Empfangsstelle übertragen, dort mit Hilfe von Resonanzkreisen od. dgl. wieder voneinander getrennt und nach Gleichrichtung ihren zugeordneten Empfängerspulen so zugeführt werden, (IaLi die derselben Empfängerspule zugeführt en Xeilspanmmgen entgegengesetzt gerichtete Felder erzeugen.ίο a further angle relumg by 180 'taps off the partial alternating voltage maintaining this value, whereby the taps assigned to the same receiver coil are offset by 180 ", while the tap pairs assigned to the different receiver coils are offset from one another by the angle that the receiver coils assume relative to one another, and that these 2n partial alternating voltages via a A common carrier wave or a common line is transmitted to the receiving point, separated from each other again with the help of resonance circuits or the like and, after rectification, fed to their associated receiver coils in such a way as to generate oppositely directed fields.

Hei Verwendung eines beispielsweise zweispuligen Verhält nisstroinempfängers sind also geberseitig vier Wechselspannimgen mit verschiedener, aber konstanter Frequenz zu erzeugen, von denen je zwei derselben Empfängcrspule zugeordnet sind. Die Zu-Ordnung von zwei entgegengesetzt gerichtete Felder erzeugenden Teilspannungen (und damit von zwei Wechselstroinfrequenzen) zu jeder Empfängerspule ist deshalb erforderlich, weil bei durchdrehbaren Verhält nisstroniempfängern der magnetische Gleichfluß in jeder Empfängerspule je nach der Einstellung des Enipfängerankers im !erregerfeld seine Richtung umkehren muß. Ein entsprechender, seine Richtung umkehrender Gleichstrom läßt sich aber durch Gleichrichtung einer in der beschriebenen Weise übertrageiien Wechselspannung, deren Amplitude die Größe des Gleichstromes bestimmt, nicht gewinnen, weshalb zur Erzeugung der beiden Feldrichtungen derselben S]>ule besondere Übertragungsgrößen verwendet werden.When a two-coil ratio is used, for example, there are four on the donor side Alternating voltages with different, but constant Generate frequency, two of which are assigned to the same receiver coil. The to-order of two oppositely directed fields generating partial voltages (and thus of two Alternating currents) to each receiver coil is necessary because the magnetic constant flux is nisstroniempfängern with rotatable conditions reverse direction in each receiver coil depending on the setting of the receiver armature in the exciter field got to. A corresponding direct current, reversing its direction, can be achieved by rectification an alternating voltage transmitted in the manner described, the amplitude of which Determines the size of the direct current, does not win, which is why to generate the two field directions the same S]> ule special transfer sizes are used.

Man kann die beiden zu einer Empfängerspule gehörenden gleichgerichteten Teilspannungen mit entgegengesetzter Polarität an die ihnen zugeordnete Empfängerspule legen. Die Empfängerspule wird dann bei den Geberstellungen zwischen ο und i8o° durch die eine und bei den Geberstellungen zwischen 180 und 300" durch die andere Teilspannung gespeist. Dies hat aber noch den Nachteil, daß sich die beiden Gleiehricliterkreise gegenseitig belasten, da sie ja unter sich parallel geschaltet sind.The two rectified partial voltages belonging to a receiver coil can be measured with opposite voltages Apply polarity to the receiver coil assigned to them. The receiver coil will then with the encoder positions between ο and i8o ° through the one and with the encoder positions between 180 and 300 "fed by the other partial voltage. But this still has the disadvantage that the two Gleiehriclitererkkreis burden each other, since they are under are connected in parallel.

Zweckmäßiger ist es, den Verhältnisstromempfänger in an sich bekannter Weise so auszubilden, daß jede Empfängcrspule aus zwei gegensinnig gewickelten ο(1(!ΐ" geschalteten Teilwicklungen besteht oder — was dasselbe bedeutet die Empfängerspule mit einer Mittelanzapfung zu versehen und die beiden Teilwicklungen mit den beiden der Empfängerspule zugeordneten Teilspannungen zu beaufschlagen. Die Gcbereinrichtung besteht zweckmäßig aus 2n durchdrehbaren, durch eine gemeinsame Achse bedienbaren Drehspannungsteilern, die je mit einer der geberseitig erzeugten zn Frequenzen beaufschlagt werden.It is more expedient to design the ratio current receiver in a manner known per se so that each receiver coil consists of two oppositely wound ο (1 (! Ϊ́ ") partial windings or - which means the same thing, to provide the receiver coil with a center tap and the two partial windings with the two The generator device expediently consists of 2n rotatable three-phase voltage dividers which can be operated by a common axis and which are each acted upon with one of the zn frequencies generated by the transmitter.

Gewisse Ungenauigkeiten in der Übertragung können in denjenigen Empfängerstellungen (und deren Nachbarschaft) entstehen, bei denen eine der Empfängerspulen stromlos, also die Teilspannung Null vom Geber an den Empfänger zu übertragen ist, wenn die verwendeten Gleichrichter in ihrem Anlaufgebiet nicht linear arbeiten oder — wie bei Dioden — einen Anlaufstrom abgeben. Bei Dioden kann man zwar den Anlaufstrom kompensieren; es ist jedoch zweckmäßiger, das Anlaufgebiet überhaupt zu vermeiden, indem man den Geber so auslegt, daß die Geber-Teilspannungen jeweils anstatt des Wertes Null einen bestimmten Mindestwert annehmen, so daß in den beiden Teilwicklungen der Empfängerspulen an Stelle des Stromes Null gleich große Einzelströme fließen, die sich in ihrer Wirkung aufheben.Certain inaccuracies in the transmission can occur in those receiver positions (and their neighborhood) arise in which one of the receiver coils is de-energized, i.e. the partial voltage zero from Transmitter is to be transferred to the receiver if the rectifier used is not in its approach area work linearly or - as with diodes - emit a starting current. With diodes you can Compensate starting current; However, it is more practical to avoid the approach area at all, by designing the encoder so that the encoder partial voltages instead of the value zero assume a certain minimum value, so that in the two partial windings of the receiver coils Point of the current zero, individual currents of the same size flow, which cancel each other out in their effect.

Es ist schon ein Winkelübertragungsvcrfahren bekanntgeworden, bei dem die Übertragungsgrößen durch Frequenzen dargestellt werden. Hierbei wurden g^ aber jeder Verstellung des Gebers bestimmte Frequenzänderungen zugeordnet. Trotz des wesentlich größeren technischen Aufwandes (insbesondere auf der Empfängerseite), den dieses Verfahren gegenüber dem vorgeschlagenen erforderlich macht, vermag es hin- go sichtlich der Übertragungsgenauigkeit und Störanfälligkeit nicht mehr zu leisten als dieses; denn auch das neue Verfahren ist gegenüber Schwankungen des Übertragungsmaßes unempfindlich, da es bei ihm ja nicht auf die Absolutwerte der übertragenen Spannungen ankommt, sondern nur auf deren gegenseitiges Verhältnis, das bei einer Änderung des Übertragungsmaßes bekanntlich unverändert bleibt. In den Abbildungen ist als Ausführungsbeispiel das Schaltschema einer Fernübertragungscinrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung eines zweispuligen Verhältnisstromempfängers (Kreuzspulenempfänger) dargestellt.An angle transfer method has already become known in which the transfer quantities are represented by frequencies. Here g ^ however, certain frequency changes are assigned to each adjustment of the encoder. Despite the much bigger one technical effort (especially on the recipient side), which this procedure compared to the the proposed one, it can go visibly in terms of transmission accuracy and susceptibility to failure, not to do more than this; because even the new method is insensitive to fluctuations in the transfer rate, since it does What matters is not the absolute values of the voltages transmitted, but only their mutual values Ratio which, as is well known, remains unchanged in the event of a change in the transmission rate. In the figures is an exemplary embodiment of the circuit diagram of a remote transmission device for Exercising the method according to the invention using a two-coil ratio current receiver (Cross-coil receiver) shown.

Abb. ι zeigt die Geber- undFig. Ι shows the encoder and

Abb. 2 die Empfängerseite.Fig. 2 the receiver side.

In der Abb. 1 ist GA die Geberachse, auf der außer dem Geberzeiger Zq die Schleifkontaktarmc der vier Drehspannungsteiler D₁ ... D₁ angeordnet sind. Die Speisewechselspannungen für diese Drehspannungsteiler mit den Frequenzen f₁... f_:i werden durch ^no die Generatoren G₁ ... G₄ erzeugt. Die Frequenzen f₁ und f„ sind der einen und die Frequenzen f_a und f_t der anderen Empfängerspule zugeordnet. Widerstandsbelegimg und Kontaktschiene nehmen bei allen Drehspannungsteilern je einen Winkelbereich von i8o° ein. Durch die Widerstände R₁ ... A₄ sind alle Kontaktschienen gegenüber der Masse spannungsmäßig um denselben Betrag hochgelegt, so daß die an den Kontaktschienen abgegriffenen Spannungen nicht den Wert Null, sondern einen gewissen Mindestwert (Tiefstwert) haben. Die Schleifkontaktarme der Drehspannungsteiler D₁ und D₂ stehen im Winkel von i8o° zueinander, ebenso die der Drehspannungsteiler D₃ und D₄, jedoch bilden sie mit den Schleif kontaktarmen von D₁ und D₂ einen Winkel von 90⁰. U₁ ... U₁₁ sind an die Drehspannungsteiler D₁ und D₄ ange-In Fig. 1, GA is the encoder axis on which, in addition to the encoder pointer Zq, the sliding contact arms of the four three-phase voltage dividers D ₁ ... D ₁ are arranged. The AC supply voltages for this rotational voltage divider with the frequencies f ₁ ... _f: the generators G ₁ ... G ₄ are generated by _i ^no. The frequencies f ₁ and f n are assigned to one receiver coil and the frequencies f _a and f _{t are} assigned to the other receiver coil. Resistance allocation and contact bar each occupy an angular range of 180 ° for all three-phase voltage dividers. Due to the resistors R ₁ ... A ₄ , all contact rails are raised by the same amount in terms of voltage with respect to ground, so that the voltages tapped at the contact rails do not have the value zero, but a certain minimum value (lowest value). The sliding contact arms of the three-phase voltage dividers D ₁ and D ₂ are at an angle of i8o ° to each other, as are the rotary voltage divider D ₃ and D _4, however, they form with the abrasive contact arms of D ₁ and D ₂ through an angle of 90 ^0th U ₁ ... U ₁₁ are connected to the three-phase voltage dividers D ₁ and D ₄ .

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schlossene Übertrager, deren Sekundärwicklungen in Reihe geschaltet sind, so daß die verschiedenen übertragenen Wechselspannungen als additives Gemisch auf die gemeinsame Leitungsschleife L gelangen. An die Leitungsschleife L ist der Modulator M angeschlossen, in welchem das Gemisch einer durch den Generator TG erzeugten Trägerwelle aufmoduliert wird. Die so modulierte Trägerwelle wird dann entweder über die Fernübertragungsleitung FL oder auf drahtlosem Wege an die Empfängerseite übertragen. In der Abb. 2 ist D ein Demodulator zur Demodulation der ankommenden Trägerwelle. S₁ ... S₄ sind Schwingkreise, die auf die Frequenzen f₁...f_i abgestimmt sind und die in dem Frequenzgemisch enthaltenen Frequenzen wieder voneinander trennen. Die an den Schwingkreisen S₁ ... S₄ jeweils auftretenden Wechselspannungsabfälle ^₁ ... f₄ werden mittels der Kopplungsspulen K₁
und mittels der Gleichrichter GZ₁ Closed transformers, the secondary windings of which are connected in series, so that the various alternating voltages transmitted reach the common line loop L as an additive mixture. The modulator M , in which the mixture of a carrier wave generated by the generator TG is modulated, is connected to the line loop L. The carrier wave modulated in this way is then transmitted to the receiving end either via the long-distance transmission line FL or by wireless means. In Fig. 2, D is a demodulator for demodulating the incoming carrier wave. S ₁ ... S ₄ are resonant circuits that are tuned to the frequencies f ₁ ... f _i and again separate the frequencies contained in the frequency mixture from one another. The AC voltage waste ^ ₁ each occurring at the resonant circuits S ₁ ... S ₄ ... f ₄ by means of the coupling coils K ₁
and by means of the rectifier GZ ₁

K_i ausgekoppelt GZ₄ gleichgerichtet. Die so entstandenen Gleichspannungen werden den Teilwicklungen des Kreuzspulenempfängers KE zugeführt, und zwar arbeiten die KopplungsspulenK₁ und K_% auf die Empfängerspule I mit ihren Teilwicklungen a, b und c, d und die Kopplungsspulen K₃ und i£₄ auf die Empfängerspule II mit den Teilwicklungen e, f und g, Ji. Um Schleifbürsten zu vermeiden, sind die Empfängerspulen im Stator untergebracht, während der Feldmagnet NS drehbar gelagert ist, also als Rotor dient, und den Empfängerzeiger Z_E trägt. K _i coupled out GZ ₄ rectified. The resulting DC voltages are fed to the partial windings of the cross-coil receiver KE , namely the coupling coils K ₁ and K _{% work} on the receiver coil I with their partial windings a, b and c, d and the coupling coils K ₃ and i £ ₄ on the receiver coil II the partial windings e, f and g, Ji. In order to avoid grinding brushes, the receiver coils are housed in the stator, while the field magnet NS is rotatably mounted, i.e. serves as a rotor, and carries the receiver pointer Z _E.

Entsprechend wird verfahren, wenn ein Verhältnisstromempfänger mit drei oder mehr Spulen verwendet werden soll.The procedure is similar if a ratio current receiver to be used with three or more coils.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Method for the remote transmission of angular values using a rotating voltage divider encoder and a ratio current receiver with η coils, which are supplied with partial voltages assigned to the angular value to be transmitted, characterized in that a total of zn alternating voltages of different but constant frequencies are generated on the encoder side, two of which are always the same receiver coil assigned, and the encoder of each of these alternating voltages during an angular rotation of i8o ° a value that rises from zero (or a lowest value) to a maximum value and then falls back to zero (or the lowest value) and this value during a further angular rotation of i8o ° maintaining partial alternating voltage taps, the taps assigned to the same receiver coil being offset by 180 °, while the tap pairs assigned to the different receiver coils are offset from one another by the angle that the receiver coils assume to one another, and that these Partial alternating voltages are transmitted via a common carrier wave or a common line to the receiving parts, separated there again with the help of resonance circuits or the like and, after rectification, supplied to their associated receiver coils in such a way that the partial voltages supplied to the same receiver coil generate oppositely directed fields.

2. Ratio current receiver for the purposes of the method according to claim 1, characterized in that that each receiver coil consists of two oppositely wound or switched partial windings and the two partial windings with the two partial voltages assigned to the receiver coil be applied.

3. Transmitter device for the purposes of the method according to claim 1, characterized by 2 «rotatable three-phase voltage dividers which can be operated by a common axis and which are each acted upon by one of the 2n frequencies generated by the transmitter.

1 sheet of drawings