NO148833B - Momentgjentager. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en elektrisk momentgjentager innrettet til å få tilført et elektrisk, fortrinnsvis digitalt inn-signal, omfattende en signalomformer for omforming av inn-signalet til et mekanisk posisjonerende ut-signal, idet omformeren er synkron og omfatter en flerhet av, fortrinnsvis tre statorviklinger og en rotor som oppviser en naturlig nullstillingstendens når visse statorviklinger blir kortsluttet,

slik at inntatte nullstillinger representerer rotasjonssektorer, samt en flerhet av brytere som er forbundet med statorviklingene.

Synkroer av dreie- eller momenttypen kjennetegnes vanligvis som sendere (TX), differensialer (TDX) eller mottagere (TR). Momentgjentagere eller mottagere benyttes ofte for drift av tall-skiver og visere direkte uten ytterligere forsterkning. Hvor der er et behov for en liten, meget effektiv teknikk for momentgjentager-posisjonering fra en digital kilde,, ble der ifølge kjent teknikk bare foreslått en momentgjentager som benyttet volumiøse servo-systemer eller innviklede, kraftkrevende elektroniske kretser for å oppnå det ønskede resultat.

Fra US patentskrift 3.562.740 er der kjent momentgjentagere med omformerorganer til å omforme elektriske inn-signaler til mekaniske posisjonerende ut-signaler. Disse kjente momentgjentagere omfatter også tilførselsorganer og detekteringsorganer som reagerer på omformerorganene for å detektere de posisjonerende ut-signaler fra omformerorganene som mål for forutbestemte posisjoner for å tvinge omformerorganene til null-stilling.

Videre er der fra GB patentskrift 808.567 kjent en momentgjentager hvor en flerhet av bryterorganer er forbundet med omformerorganer, idet bryterne er selektivt styrt. Her benyttes imidlertid et stort antall brytere for oppnåelse av bestemte posisjoner, uten at bryternes arbeidssykluser utnyttes.

Til grunn for den foreliggende oppfinnelse ligger den

oppgave å skaffe en momentgjentager som bedre enn kjente momentgjentagere utnytter den iboende selvdrivende mulighet til å posisjonere den tilhørende enhet til ønsket utvinkel. Videre er det en oppgave ved den foreliggende oppfinnelse å bringe denne utnyttelse til virkning med et minimalt antall brytere

som er forbundet med statorviklingene, samtidig som samspillet mellom de forskjellige bryteres arbeidssykluser kan effektivi-seres til å bringe synkronomformeren til stillinger mellom de naturlige rotorstillinger.

Oppgaven løses ved en elektrisk momentgjentager av den innledningsvis angitte art som ifølge den foreliggende oppfinnelse er karakterisert ved at momentgjentageren ytterligere omfatter en programmerbar styrekrets innrettet til å styre en flerhet av de brytere som er forbundet med statorviklingene, en sektordetektor for avføling av rotorens vinkelstilling som motsvarer inn-signalene til synkronomformeren når statorviklingene er kortsluttet, eller den av bryterne som for det gjeldende tilfelle er styrt, at synkronomformeren har naturlige rotorstillinger med 60° avstand når de forskjellige statorviklinger blir kortsluttet, idet bryterne omfatten tre elektroniske omkoblings-kretser tilsluttet over statorviklingene og styrt av den programmerbare styrekrets, og at sektordetektoren er tilsluttet statorviklingene, omkoblingskretsene og den programmerbare styrekrets,^. idet der er anordnet et organ til å tilføre et tidsvariabelt signal til bryterneraed henblikk på å bringe synkronomformeren til stillinger mellom de naturlige rotorstillinger.

Andre trekk og fordeler ved den foreliaaende oppfinnelse vil fremgå tydeligere fra den følgende beskrivelse tatt i forbindelse med den vedføyde tegnina. Fig. 1 er et blokkdiagram for den selvdrevne momentgjentager ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 er en grafisk anskueliggjørelse av de posisjonerende ut-signaler fra rotor med visse brytere lukket. Fig. 3 er en grafisk anskueliggjørelse av spenningssektor-forholdet. Fig. 4 er en grafisk fremstilling av en taktspenning tilført statorbryterne. Fig. 5 er et blokkdiagram i likhet med fig. 1, hvor der benyttes en A/D-omformer for å operere bryterorganene.

På fig. 1 er der vist et blokkdiagram for momentgjentageren ifølge oppfinnelsen. Momentgjentageren 10 omfatter statorviklinger S-jy og rotor . Rotorviklingen er forbundet med en eksita-sjonsspenningskilde og dreier seg en vinkel 6 under innflytelse av en signalspenning på statorviklingene. Til inn-klerranene på statorviklingene S-^, S2 og S^ er der forbundet tre faststoffbrytere Sw1, Sw2 og Sw3. Faststoffbryterne er vist "på fig. 1 som mekaniske bryterelementer,bare for enkelhets skyld. I forbindelse med den virkelige anordning benyttes der aktive elektroniske elementer, og disse elementer er kjente for fagfolk på området.

Sw1 er forbundet mellom statorviklingene S^^ og S2> Sw2 er forbundet mellom statorviklingene S2 og S3# og Sw3 er forbundet mellom statorviklingene S2 og S3- En sektant-detektor 11 er forbundet mellom statorviklingene S2 og S3 og bryterne Sv^, Sw2 og Sw3. Sektant-detektoren 11 har til oppgave å avføle den foreliggende stilling av momentgjentageren 10 og bruker denne informasjon til å tvinge momentgjentageren til null ved den ønskede stilling. Sektant-detektoren er også forbundet med bryterstyringen 13, hvis oppgave er å skaffe de digitale inn-signaler som er representative for mekaniske posisjons-utgangssignaler til bryterne Sw^, Sw2 og Sw3.

Under drift, når der over et vilkårlig par av statorklemmer (dvs. S^S2, S^S3 eller S2S3) pålegges en nominell kortslutning,

vil rotoren R^ i momentgjentageren 10 posisjonere seg selv for minimal strøm null gjennom kortslutningen. På avstand fra null vil der gjennom kortslutningen flyte en strøm som skaffer et selv-moment for å drive rotoren til null-stillingen. Dersom f.eks.

Sw2 er lukket og Sw^ og Sw3 er åpne, vil rotoren posisjonere seg selv for å indusere en minimal spenning mellom statorviklingene Sl °9 S3' Der eksisterer to stillinger som tilfredsstiller denne betingelse. Den spenning som induseres ved rotorviklingen, frem-skaffer et utgangssignal mellom statorviklingene S, og S2 som er proporsjonal med:

hvor E er rotor-eksitasjonsspenning,

k er omformerforholdet mellom rotor og sekundærviklingene, 0, er rotors vinkelstilling.

Individuell kortslutning av Sw^ og Sw3 vil føre rotoren til andre null-betingelser.

Fig. 2 illustrerer rotorstillinger avhengig av hvilke brytere som er lukket.. Lukking av bryterne Sw^, Sw2 og Sw^ kan bringe momentgjentageren til en hvilken som helst av seks mulige stillinger. Dersom det skulle være nødvendig bare å posisjonere rotoren til vinkler med 60°'s forøkelse, trenges der ikke noe mer enn tre brytere og styring. Fordi lukkingen av en hvilken som helst av de tre brytere vil posisjonere rotoren til én av to mulige stillinger for den respektive bryter, er det nødvendig med ytterligere kretsfunksjoner for å bestemme at den ønskede stilling av de to oppnås.

Den krets som er nødvendig for å oppnå den ønskede stilling for hver av enkeltbryterne er innbefattet i sektant-detektoren 11 vist på fig. 1. Sektant-detektoren omfatter en gruppe av tre ikke viste komparatorer, som hver sampler de tre momentgjentager-statorviklingers spenningspolaritet. Spenningspolaritetene på statorviklingene er vist på fig. 3. Med de polariteter som er vist på hver av statorviklingene, vil sektorene 1-6 bli bestemt. F.eks. kan det antas at det er nødvendig å posisjonere momentgjentageren til 0°-stillingen. Da blir bryter Sw2 lukket, og sektant-dekoder-komparatoren blir samplet. Dersom komparatorens overvåkningsbølge-form B (komparator.B) er negativ og komparatorens overvåknings-bølge C (komparator C) er positiv, så er rotoren riktig posisjonert ved 0°. Imidlertid, hvis komparator B skulle indikere en positiv verdi istedenfor en negativ og komparator C indikere en negativ verdi istedenfor en positiv, så er rotoren posisjonert uriktig ved 180° istedenfor ved 0°. I dette tilfelle vil følgende prosedyre bli fulgt. Bryter Sw1 vil bli lukket, hvilket ville posisjonere rotoren fra 180° til 120° (se fig. 2). Det skal noteres at når Sv^ er lukket, vil momentgjentageren posisjonere seg ved 120° og ikke ved 300°, idet rotoren vil bevege seg til den nærmeste null-stilling. Fordi 120° er nærmere 180° (A = 60°) enn 300° er til 180°

(A = 120°), vil rotoren posisjonere seg selv ved 120°. Deretter ville bryteren Sw^ bli lukket, og momentgjentageren vil posisjonere seg selv ved 60°. Til slutt ville Sw2 bli lukket, hvilket medfører posisjonering av momentgjentageren ved den ønskede vinkel, nemlig

I de fleste tilfeller er posisjonering med 60<O>,s forøkelse ikke tilstrekkelig, og ytterligere oppløsning er nødvendig. Dette utføres som følger. For å posisjonere momentgjentageren innenfor 60°'s oppdeling, påføres der kortslutningsbryterne en passende arbeidscyklus. F.eks. ved posisjonering av rotoren til 30° (under antagelse av at rotor er blitt innstilt i den riktige sektor), lukkes Sw2 og Sw^ alternerende, hver med en 50%'s arbeidscyklus, hvilket vil resultere i at momentgjentageren inntar stillingen ved 30°. En typisk 50%'s arbeidscyklus er illustrert på fig. 4.

En typisk anvendelse for arbeidscyklusteknikken er den form for posisjonering hvor ut-signalene er forbundet med et fremvis-ningshjul med sifrene 0-9 jevnt fordelt på hjulet. Tabell I anskueliggjør den tilnærmede arbeidscyklus som behøves for å posisjonere til hvert tall.

Det skal gjøres oppmerksom på at kravene for stillingene 0 - 4 er de samme som for stillingene 5-9, hvilket forenkler styrekretsen.

Ved mottagelse av en digital kommandokode som representerer den ønskede rotorvinkel, vil således de passende brytere bli lukket med den riktige arbeidscyklus for å skaffe det ønskede resultat.

Hele den krets som er nødvendig for den beskrevne anordning kan realiseres med velkjent logikkteknikk under bruk av porter, tellere, PROMS/ROMS osv., det hele vel kjent for fagfolk.

En alternativ metode for posisjonering av momentgjentageren er vist på fig. 5. Dette system virker som følger: Momentgjentagervinkelen 6^ fra momentgjentageren 50 tilføres en A/D-omformer 51. Det resulterende digitale ut-signal 0^ fra A/D-omformeren 51 i forbindelse med Øg,det ønskede vinkel-utgangssignal,brukes til å operere bryterne Sw^ eller Sv^ eller Sw^ til momentane eller tidsdelte kortslutningsperioder, som tillater momentgjentageren 50 selv å føres til den ønskede vinkel Øq inntil tilbakekoblingssløyfen er tilfredsstillet, hvorved 8-^ = 6q>

Ovenfor er der beskrevet en selvposisjonerende moraent-gjentager. Selv om bare foretrukne utførelsesformer for oppfinnelsen har blitt beskrevet her, skal det forstås at oppfinnelsen ikke er begrenset til disse, men ved den ramme som er trukket ved de foreliggende krav.

Claims (5)

1. Elektrisk momentgjentager innrettet til å f å tilført et elektrisk, fortrinnsvis digitalt inn-signal, omfattende en signalomformer (10,50) for omforming av inn-signalet til et mekanisk posisjonerende ut-signal, idet omformeren (10,50) er synkron og omfatter en flerhet av, fortrinnsvis tre statorviklinger (Sl - S3) og en rotor (RI) som oppviser en naturlig nullstillingstendens når visse statorviklinger blir kortsluttet, slik at inntatte nullstillinger representerer rotasjonssektorer, samt en flerhet av brytere (SWl - SW3) som er forbundet med statorviklingene, karakterisert ved at momentgjentageren ytterligere omfatter en programmerbar styrekrets (13) innrettet til å styre en flerhet av de brytere (SWl - SW3) som er forbundet med statorviklingene, en sektordetektor (11) for avføling av rotorens vinkelstilling (6) som motsvarer inn-signalene til synkronomformeren (10,50) når statorviklingene er kortsluttet, eller den av

bryterne (SWl - SW3) som for det gjeldende tilfelle er styrt, at synkronomformeren (10,50) har naturlige rotorstillinger med 60° avstand når de forskjellige statorviklinger (Sl -S3) blir kortsluttet, idet bryterne (SWl - SW3) omfatter tre elektroniske om-koblingskretser tilsluttet over statorviklingene og styrt av den programmerbare styrekrets (13), og at sektordetektoren (11) er tilsluttet statorviklingene, omkoblingskretsene og den programmerbare styrekrets, idet der er anordnet et organ til å tilføre et tidsvariabelt signal til bryterne (SWl - SW3) med henblikk på å bringe synkronomformeren (10,50) til stillinger mellom de naturlige rotorstillinger.

2. Momentgjentager som angitt i krav 1, karakterisert ved at bryterne (SWl - SW3) utgjøres av elektroniske faststoffbrytere.

3. Momentgjentager som angitt i krav 1, karakterisert ved en kilde for digitale inn-signaler som er innrettet til å tilføres den programmerbare styr<ekr>ets (<13>), og som representerer ønsket dreievinkel hos omformeren (10) .

4. Momentgjentager som angitt i krav 1, karakterisert ved at den programmerbare styrekrets (13) avgir styresignaler i henhold til en forhåndsbestemt sekvens til de styrbare innganger til synkronomformeren (10, 50) eller respektive brytere (SWl - SW3).

5. Momentgjentager som angitt i krav 4, karakterisert ved en analog/digital-omformer (51) anordnet mellom statorviklingene (Sl - S3) og den programmerbare styrekrets (13) for fremskaffelse av et digitalt signal som motsvarer statorviklingenes ut-signal til den programmerbare styrekrets (fig. 5).<6>. Momentg jentager som angitt i et av kravene 1-5, karakterisert ved at sektordetektoren (11) innbefatter en flerhet av komparatorer for avføling av spenningspolariteten i statorviklingene (Sl - S3) for signaltilførsel til den programmerbare styrekrets (13) for å bringe synkronomformeren (10, 50) til å innta ønsket vinkelstilling.