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DE2349110A1 - Digital position measuring system - with synchro resolver which utilises a digitised reference operating with a counter control system to provide angular position control - Google Patents

Digital position measuring system - with synchro resolver which utilises a digitised reference operating with a counter control system to provide angular position control

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Publication number
DE2349110A1
DE2349110A1 DE19732349110 DE2349110A DE2349110A1 DE 2349110 A1 DE2349110 A1 DE 2349110A1 DE 19732349110 DE19732349110 DE 19732349110 DE 2349110 A DE2349110 A DE 2349110A DE 2349110 A1 DE2349110 A1 DE 2349110A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
measuring
value
counter
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19732349110
Other languages
German (de)
Inventor
Walter Wolfgarten
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BBC BROWN BOVERI and CIE
BBC Brown Boveri AG Germany
Original Assignee
BBC BROWN BOVERI and CIE
Brown Boveri und Cie AG Germany
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BBC BROWN BOVERI and CIE, Brown Boveri und Cie AG Germany filed Critical BBC BROWN BOVERI and CIE
Priority to DE19732349110 priority Critical patent/DE2349110A1/en
Publication of DE2349110A1 publication Critical patent/DE2349110A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00Control of position or direction
    • G05D3/12Control of position or direction using feedback
    • G05D3/121Control of position or direction using feedback using synchromachines (selsyns)

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

An inductive position measurement system uses a sender synchro and a receiver synchro that have electrically coupled stator windings. The rotor of the sender synchro is coupled to a standard AC voltage generator. Depending upon the angular reference value, three measured voltages in the stator connections will result in an error voltage being generated. Comparison of the phase of the standard voltage with the error voltage in a comparator circuit results in an analogue error signal. Three discriminator circuits consisting of amplifiers and relays allow the three phase displaced signals from the stator windings to be digitised. The digitised reference is used to set counter circuits operating at a rate related to the standard input voltage frequency.

Description

BROWN, ROVFRI & CIE- AKTIENGESELLSCHAFT j j j /V^BROWN, ROVFRI & CIE-AKTIENGESELLSCHAFT j j j / V ^

FZiAN K'H EIM BROWNBOVERiFZiAN K'H EIM BROWNBOVERi

Mp.-Nr. 647/73 Mannheim, den 26. Sept. 1973Mp.no. 647/73 Mannheim, Sept. 26, 1973

PAT- Mn/Fl.PAT- Mn / Fl.

"Meßeinrichtung für ein Nachlaufregelsystem""Measuring device for a follow-up control system"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßeinrichtung für ein Nach= j laufregelsystem mit einem Istwertgeber, einem Sollwertgeber und ' einer Auswerteeinrichtung zur Einstellung vorgebbarer Winkelwer= < te an Achsen von mechanischen Verschwenk- oder drehbaren Vorrich= tungen wie drehbaren Antennen, Werkzeugmaschinen, Kreiselplattformen für Navigationszwecke u.a.m., v/obei der Istwertgeber als an sich bekanntes, induktives Ortsmeßsystem ausgebildet ist, das mehrere Induktionsspulen aufweist, ein Teil der Induktionsspulen von einer Normalwechselspannung bekannter Größe beauf= schlagt wird und der andere Teil der Induktionsspule wenigstens eine in Abhängigkeit von der Wickelverstellung einer zu überwa= chenden Achse veränderbare Meßwechselspannung erzeugt. !The invention relates to a measuring device for a Nach = j running control system with an actual value transmitter, a setpoint transmitter and ' an evaluation device for setting predefinable angular values on axes of mechanical pivoting or rotating devices such as rotatable antennas, machine tools, gyro platforms for navigation purposes, etc. known, inductive position measuring system is formed which has several induction coils, a part of the induction coils is acted upon by a normal alternating voltage of known magnitude and the other part of the induction coil at least a measuring alternating voltage which can be changed depending on the winding adjustment of an axis to be monitored is generated. !

Derartige Einrichtungen werden bei Nachlaufregelsystemen verwen= det. Fig. 1 zeigt das typische Blockschaltbild einer bekannten Nachlaufregelung. Hierbei ist in der Einheit 1 eine analoge oder digitale Regeleinrichtung A vorgesehen, in welcher der Winkel= Sollwert S eingegeben wird. Der Winkelistwert W wird über einSuch devices are used in follow-up control systems. Fig. 1 shows the typical block diagram of a known one Follow-up control. Here is in the unit 1 an analog or digital control device A is provided in which the angle = setpoint S is entered. The actual angle value W is obtained via a

! Getriebe G erfaßt, das über einen Tachometer T mit dem Motor '' M verbunden ist» Vom Tachogenerator T wird ein Drehzahlistwert geliefert, der mit dem Drehzahlsollwert verglichen und ; einem Verstärker V zugeführt wird, der den Motor M beeinflußt und beim geforderten Winkelwert stillsetzt. Der Winkelistwert ; W wird hier als mechanischer Drehwinkel der Istwertmeßeinrich= tung I zugeführt, deren Ausgangssignale in der Regeleinrichtung A mit den Winkelsollwerten verglichen werden. Das Ausgangssignal! Gearbox G detected, which is connected to the motor '' M via a tachometer T »The tachometer generator T delivers an actual speed value which is compared with the speed setpoint and; an amplifier V is supplied, which influences the motor M and stops at the required angle value. The actual angle value; W is fed here as the mechanical angle of rotation to the actual value measuring device I, the output signals of which are compared in the control device A with the desired angle values. The output signal

509814/0198509814/0198

M mi'JjC i-VM mi'JjC i-V

der Regeleinrichtung A ist proportional der Differenz zwischen Winkelsoll- und Winkelistwert, wobei der Betrag dieser Differenz den Drehzahlsollwert η -,-, darstellt und die Polarität die Ver- :fahrrichtung für den Motor M angibt. Ein Summierglied 2 ermittelt die Differenz zwischen ηso-q und dem einen Tachogenerator 2 entnommenen Drehzahlistwert η.„α. und gibt diese an einen Verstärker 'V weiter, welcher den Motor M steuert. Das Getriebe G verbindet len Motor M mit dem Maschinenteil, dessen Lageistv/ert (Drehv/incel) zu erfassen ist. Der Einfachheit halber ist in Fig.1 die Regeleinrichtung nicht ausführlich dargestellt. Der Gegenstand der Erfindung betrifft die Einheit 1 in Fig.1, in die als Eingangsgrößen der Winkelistwert w und in digitaler Form der Y.'inkelsollwert S gelangen mögen, und die als Ausgangsgröße eine der Winkeldifferenz proportionale Gleichspannung für die Regelung abgibt.of the control device A is proportional to the difference between the target angle value and the actual angle value, the amount of this difference representing the target speed value η -, -, and the polarity indicating the direction of travel for the motor M. A summing element 2 determines the difference between η so -q and the actual speed value η taken from a tachometer generator 2. “α. and forwards this to an amplifier 'V, which controls the motor M. The gearbox G connects len motor M to the machine part, which Lageistv / ert (Drehv / incel) is to be detected. For the sake of simplicity, the control device is not shown in detail in FIG. The subject of the invention relates to the unit 1 in FIG. 1, into which the actual angle value w and in digital form the desired angle value S may arrive as input variables, and which emits a direct voltage proportional to the angle difference as an output variable for the control.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs gri~ !nannten Art zu schaffen, mittels derer eine sehr genaue Erfassung und Auswertung der Meßwerte bei Nachlaufre^elsystemen möglich ist, wobei die Einrichtung störsicher sein soll und die Sollwerfceingabe in digitaler Form, beispielsweise über einen Prozeßrechner, erfolgen soll.The object of the invention is to provide a device of the initially g ri ~! Type mentioned to provide, by means of which elsystemen a very accurate detection and evaluation of the measured values at Nachlaufre ^ is possible, the device should be fail-safe and the Sollwerfceingabe in digital form, e.g. via a process computer.

!Dies wird dadurch erreicht, daß die zum Vergleich von Ist-und 'Sollwert sowie zur Erzeugung der dem Differenzwert xjroportionfilen ,Regelabweichungsspannung dienenden Auswerteeinrichtung eine aus elektronischen Bauelementen aufgebaute Schaltungsanordnung enthält, mittels derer die Regelabweichungsspannung hersteilbar, auswertbar und dem Steiler des IJachlaufregelsystems zuführbar ist.This is achieved in that the evaluation device used for comparing the actual and nominal value and for generating the difference value xjroportionfilen, control deviation voltage contains a circuit arrangement made up of electronic components, by means of which the control deviation voltage can be produced, evaluated and fed to the controller of the lag control system.

jVorteilhafterweise ist die Einrichtung so ausgestaltet, daß die Schaltungsanordnung wenigstens einen steuerbaren Gleichrichter enthält, daß jedem steuerbaren Gleichrichter eine Meßwechnei.3pannung zugeordnet ist, daß bei 3 /orhandenen steuerbaren Gleichrichtern diese um 2\J'5° versetzt einschaltbar sind, daß die Einschaltung der steuerbaren Gleichrichter von der DifferenzjVorteilhafterweise the device is configured so that the circuit arrangement includes a controllable rectifier least that every controllable rectifier is assigned a Meßwechnei.3pannung that at 3 / orhan which controllable rectifiers this offset by 2 \ J'5 ° can be switched on, that the switching on of the controllable rectifier from the difference

5098U/01 SJ 85098U / 01 SJ 8

ORIGINAL INiSPECTiDORIGINAL INiSPECTiD

2349 Π ü2349 Π above

zwischen Sollwert und Winkelwert.· gegen die Phase der Normal= wechselspannung abhängig ist und daß am Ausgang der steuerbaren Gleichrichter die resultierenden Spannungen summierbar sind.between setpoint and angle value. · against the phase of normal = AC voltage is dependent and that the resulting voltages can be summed at the output of the controllable rectifier.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung muß die Ein= richtung so ausgestaltet sein, daß der Sollwert in digitaler Form in die Auswerteeinrichtung eingebbar ist, daß ein Oszillator vorgesehen ist, dessen Frequenz ein ganzzahliges Vielfaches der Normalwechselspannungsfrequenz ist, daß die Oszillatorfrequenz in zwei hintereinander geschalteten Zählern jeweils durch eine ganze Zahl teilbar ist, daß jeweils ein den Nullstand der Zähler anzeigender Ausgang an ei-n Nullkoinzidenzglied geführt ist, daß der Ausgang des Nullkoinzidenzgliedes mit dem einen Eingang eines UND-Gliedes verbunden ist, daß der andere Eingang des UND-Gliedes mit einer Einrichtung zur Einspeicherung des digitalen Sollwer= tes in einem dritten Zähler verbunden ist, daß die im dritten Zähler eingespeicherte Sollwertzahl über einen weiteren Eingang durch die Oszillatorschwingung fortwährend bis zum Wert Null verringerbar ist und daß ein Wert Null dieses Zählers eine um den Sollwert verschobene, über ein Grundwellenfilter geführte Normalwechselspannung zur Speisung des induktiven Ortsmeßsystems vorliegt.According to an advantageous further development of the invention, the device must be designed so that the setpoint value is in digital form can be input into the evaluation device that an oscillator is provided, the frequency of which is an integral multiple of Normal AC voltage frequency is that the oscillator frequency in two counters connected one behind the other, it is divisible by an integer each, so that one of the counters is zero indicating output is led to ei-n zero coincidence element that the output of the zero coincidence element with one input of a AND gate is connected that the other input of the AND gate with a device for storing the digital Sollwer = tes is connected in a third counter that the setpoint number stored in the third counter has a further input by the oscillator oscillation can be continuously reduced to the value zero and that a value zero of this counter is one by one Normal alternating voltage, which is fed through a fundamental wave filter and fed to the inductive position measuring system, is shifted to the nominal value is present.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen können der Beschreibung und den Unteransprüchen entnommen werden.Further advantages and advantageous configurations can be found in the description and the subclaims.

Es zeigen:Show it:

Fig. 2a eine bekannte Meß- und Auswerteeinrichtung mit induk= tiven Ortsmeßsystemen,2a shows a known measuring and evaluation device with induk = tive position measuring systems,

Fig. 2b eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungs= form für eine elektronische Auswerteeinrichtung,2b shows a schematic representation of a first embodiment for an electronic evaluation device,

Fig. 2c eine zweite Ausführungsform einer elektronischen Aus= v.'erteeinrichtung,Fig. 2c shows a second embodiment of an electronic Aus = v.'erteeinrichtung,

Fig. 3 dit Schaltungsanordnung für die Ausführungsform nach Fig. 2b und 2c,Fig. 3 shows the circuit arrangement for the embodiment according to Figs. 2b and 2c,

- ti q .91 /. / ι ι - ti q .91 /. / ι ι

- 4 -- 4 -

Fig. 4 die Betriebsdiagramme der Ausfuhrungsform nach j Fig. 3,4 shows the operating diagrams according to the embodiment j Fig. 3,

! Fig. 5 das Blockschaltbild der elektronischen Auswerte= einrichtung, welche die Schalter der Anordnung! Fig. 5 shows the block diagram of the electronic evaluation = device, which the switches of the arrangement

nach Fig. 3 steuert und eine Normalwechselspan= nung für den Geber des induktiven Ortsmeßsystems liefert r 3 controls and a normal alternating voltage = voltage for the transmitter of the inductive position measuring system supplies r

Fig. 6a bis e Betriebsdiagramme der Auswerteeinrichtung,6a to e are operating diagrams of the evaluation device,

Fig. 7a eine Schaltungsanordnung zur Auswertung der Meß= werte nach Fig. 6d,7a shows a circuit arrangement for evaluating the measured values according to FIG. 6d,

Fig. 7b eine Schaltungsanordnung zur Auswertung der Meß= ' werte nach Fig. 7ef Fig. 7b shows a circuit arrangement for evaluating the measurement = 'values according to FIG. 7e f

Fig. 8 eine beispielhafte, schematisch dargestellte ■ Schaltungsanordnung zur Erzeugung der Normalwech=8 shows an exemplary, schematically illustrated circuit arrangement for generating the normal change

selspannung und zur Betätigung der Schalter,self-voltage and to operate the switches,

Fig. 9 eine beispielhafte Schaltungsanordnung mit einem ! zusätzlichen Phasenkorrektor,9 shows an exemplary circuit arrangement with a! additional phase corrector,

: Fig. IO die Ausbildung des Phasenkorrektors, : Fig. IO the design of the phase corrector,

Fig. 11 die Wirkungsweise des Phasenkorrektors nach Fig. 10 anhand von Betriebsdiagrammen.11 shows the mode of operation of the phase corrector according to FIG. 10 on the basis of operating diagrams.

Gleiche Teile bzw. gleichwirkende Teile sind mit gleichen Zif= fern versehen.Identical parts or parts with the same effect are provided with the same number.

ι In Fig. 2 ist ein induktives Ortsmeßsystem gezeigt, dessen Sen= der im folgenden als Geber-Synchro 3 und dessen Empfänger als Empfänger-Synchro 4 bezeichnet werden sollen. Die Statorwick= lungen von Geber-Synchro 3 und Empfänger-Synchro 4 sind über Leitungen r,s,t elektrisch leitend miteinander verbunden. Den Rotor 5 des Geber-Synchro 3 wird über einen Generator 7 eine j Normalwechselspannung u zugeführt über die Leitung 8. Der Ro= ! tor 5 des Geber-Synchro 3 erfaßt den Drehwinkel w des zu messen= den Objektes und erzeugt je nach Größe des Drehwinkels w Meß=ι In Fig. 2, an inductive position measuring system is shown, whose Sen = which is to be referred to below as transmitter synchro 3 and its receiver as receiver synchro 4. The Statorwick = Lungs of the transmitter synchro 3 and receiver synchro 4 are connected to one another in an electrically conductive manner via lines r, s, t. The The rotor 5 of the encoder synchro 3 is supplied with a normal alternating voltage u via a generator 7 via the line 8. The Ro = ! Tor 5 of the encoder synchro 3 detects the angle of rotation w of the object to be measured and, depending on the size of the angle of rotation, generates w meas =

5098U/01985098U / 0198

234911Q234911Q

Spannungen u , u„, u_f die über die Leitungen r,s,t den entspre= chenden Wicklungen des Empfänger-Synchro 4 zugeführt werden, wobei die Lage des Rotors 6 des Empfänger-Synchro 4 den Lage= soliwert ~darstellt. Je nach Größe des Winkelsollwertes ^ wird durch die drei Meßspannungen u , U2, u_ eine Fehlerspannung u erzeugt, wobei in einer Auswerteeinrichtung 9 die Phase der Nor= malwechselspannung u und der Fehlerspannung u„ miteinander ver= glichen und eine von der Abweichung beider Vierte proportionale Fehlerspannung Upm gebildet wird.Voltages u, u ", u_ f which are fed to the corresponding windings of the receiver-synchro 4 via the lines r, s, t, the position of the rotor 6 of the receiver-synchro 4 representing the position = soliwert ~ . Depending on the size of the nominal angle value, an error voltage u is generated by the three measurement voltages u, U 2 , u_, the phase of the normal alternating voltage u and the error voltage u "being compared with one another in an evaluation device 9 and one of the deviation of the two fourths proportional error voltage U pm is formed.

Die den Rotor 5 des Geber-Synchro 3 zugeführte Spannung ist die GrößeThe voltage supplied to the rotor 5 of the encoder synchro 3 is the size

uo = uo . sin (dt (1) und daraus werden dann die Spannungen gebildetu o = u o . sin (dt (1) and from this the stresses are formed

U1 = uo»cos w (2)U 1 = u o »cos w (2)

U2 = uo.cos (w-2tf /3) (3)U 2 = u o .cos (w-2tf / 3) (3)

U3 = uq. cos (wf-2/1/3) (4)U 3 = u q . cos (wf-2/1/3) (4)

Abweichend zu Fig. 1 zeigt hier der Winkelsollwert 6~Ίη gleicher Weise wie der Winkelsollwert w mechanisch vorgegebene Sollwert= Winkel C- 360 . S/j\ , worin Äj die einer Synchro-Geber-Rotorum= drehung zugeordnete Strecke ist. Die Spannung u_ am Rotor 6 des Empfänger-Synchro 4 hat darm die GrößeIn contrast to FIG. 1, the angle setpoint 6 ~ Ίη here shows, in the same way as the angle setpoint w, mechanically specified setpoint = angle C- 360. S / j \ , where Äj is the distance assigned to a synchro encoder rotor revolution. The voltage u_ on the rotor 6 of the receiver synchro 4 has the same size

Up = ^ «uo ^sIn (w-C) (5)Up = ^ «u o ^ sIn (wC) (5)

Zur Gewinnung einer Steuergleichspannung wird diese meist auch als "Fehlerspannung11 bezeichnete Ausgangsspannung des Lageerfas= sungssystems einer Auswerteeinrichtung 9 zugeführt, welcher die Normalwechselspannung u als Referenzspannung vom Generator 7 zu= geführt wird. Erfaßt diese Auswerteeinrichtung 9 beide Halbwel= len der Rotorspannung up phasenrichtig, so ist der Mittelwert der gleichgerichteten FehlerspannungTo obtain a control DC voltage, this output voltage of the position detection system, usually also referred to as "error voltage 11 ", is fed to an evaluation device 9, to which the normal AC voltage u is fed as a reference voltage from generator 7. If this evaluation device 9 detects both half-waves of the rotor voltage u p in the correct phase , then is the mean value of the rectified fault voltage

J- ( uJ- (u

t) dt = I .U0 -sin (w-r) (6)t) dt = I .U 0 -sin (wr) (6)

5098 U/01985098 U / 0198

C .: ·Ι r ι ,1 .-ν ; ·.■ χ. r L , C .: · Ι r ι, 1.-Ν; ·. ■ χ. r L ,

Bei allen diesen Rechnungen wurde ein ideales Verhalten aller übertragungsglieder vorausgesetzt, also keine Amplitudendämpfung und keine Phasendrehungen.In all of these calculations an ideal behavior of all transfer elements was assumed, i.e. no amplitude damping and no phase rotations.

In Fig. 2bwird die aus Empfänger-Synchro 4 und Auswerteeinrich= tung 9 bestehende Anordnung zur Gewinnung der gleichgerichteten Fehlerspannung U der Baueinheit 1 durch drei Diskriminatoren D,, O0, D_ ersetzt, denen jeweils die Netzspannung u , u~, u-> über die Zuleitungen r, s, t zugeführt v/erden, denen ferner über die Leitung 8 die tlormalwechselspannung u von Generator 7 und der Winkelsollwert <>" zugeführt wird. Die Ausgänge der Diskrimina= toren werden zu einem Summierglied 11 geführt, an dessen Ausgang die gleichgerichtete Fehlerspannung Up erscheint.In Fig. 2b, the arrangement consisting of receiver synchro 4 and Auswerteinrich = device 9 for obtaining the rectified error voltage U of the unit 1 is replaced by three discriminators D ,, O 0 , D_, each of which the mains voltage u, u ~, u-> V / earth supplied via lines r, s, t, to which the normal alternating voltage u from generator 7 and the angle setpoint are also supplied via line 8. The outputs of the discriminators are fed to a summing element 11, at its output the rectified fault voltage U p appears.

In Fig. 2c ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei der eine : Eingabevorrichtung Io für alle drei Diskriminatoren D , D„, D_ vorgesehen ist, welche einen Wlnkelsollwert iT'aus dem eingegebenen Sollwert S bildet und allendrei zuführt und ferner eine Normal= wechselspannung u bildet, welche den Rotor 5 des Geber-Synchro 3 zugeführt wird.In Fig. 2c, an embodiment is shown in which a : Input device Io for all three discriminators D, D ", D_ is provided, which an angular setpoint iT 'from the entered Setpoint S forms and supplies all three and also forms a normal = alternating voltage u, which forms the rotor 5 of the encoder-synchro 3 is fed.

' Für die Fig. 2b und 2c gilt, daß die Ausgangsspannungen der Dis= kriminatoren D , D2, D_ jeweils einem Summierglied 11 zugdlitrt wanden, wobei die Einschaltgrenzen dieser Diskriminatoren unterein= ander um 2#/3 =120° versetzt und insgesamt um den Sollwertwin= kel ff" gegen uq verschoben sind. Für die Summe der Diskriminator-Ausgangsspannungen giltFor FIGS. 2b and 2c it applies that the output voltages of the discriminators D, D 2 , D_ each wind a summing element 11, the switch-on limits of these discriminators being offset from one another by 2 # / 3 = 120 ° and by a total of the setpoint angle ff " are shifted against u q . The following applies to the sum of the discriminator output voltages

UFm β ifi Υ U1 (t) dt + 7 U2 (t) dt f " U3 (t) dt U Fm β ifi Υ U 1 (t) dt + 7 U 2 (t) dt f " U 3 (t) dt

; = U0 ^ sin (w - (T) (0); = U 0 ^ sin (w - (T) (0)

; ein Gl. (6) entsprechender Verlauf. Der Unterschied umden Faktor zwei entsteht, weil Gl. (7) nur über eine Halbwelle geht. Beim Einsatz einer über beide Halbwellen reichender Signalschaltung folgt die Summe der drei Diskrimatorspannungen Gl. (6). In Fig.; an Eq. (6) corresponding course. The difference by the factor two arises because Eq. (7) only goes over a half-wave. When using a signal circuit that extends over both half-waves the sum of the three discriminator voltages Eq. (6). In Fig.

I2c sind die drei Diskriminatoren nur um 120° gegeneinander versetzt.I2c, the three discriminators are only offset from one another by 120 °.

- 7 -- 7 -

509814/0198509814/0198

Der Winkelsollwert (T'wird als Phasenverschiebung der Speisespan= nung des Rotors 5 eingegeben:The angle setpoint (T 'is used as a phase shift of the feed span = input of rotor 5:

uo = U0 sin (ot + ~) (9)u o = U 0 sin (ot + ~) (9)

wobei die Spannung
uo = U0 sin (,
von Eingabevorrichtung 11 geliefert wird.
being the tension
u o = U 0 sin (,
from input device 11 is supplied.

u = U sin (cat +ι"-')u = U sin (cat + ι "- ')

Die Summe der Diskriminator-Ausgangsspannungen UFm = Λ\ T U1 (t) dt + Y U2 (t) dt + 7T U3 (t) dt 7 (1O) The sum of the discriminator output voltages U Fm = Λ \ T U 1 (t) dt + Y U 2 (t) dt + 7 T U 3 (t) dt 7 (1O)

2^ τ -fr , 4* -/ 2 ^ τ -fr, 4 * - /

ist gleich dem Ergebnis von Gl. (8) . ~~- is equal to the result of Eq. (8th) . ~~ -

Die Schaltung der Diskriminatoren D , D„, D_ ist in Fig. 3 dar= gestellt. Sie bestehen aus jeweils zwei Umkehrverstärkern mit der Verstärkung -1, wobei die jeweils Meßwechselspannung u bzv;. u9 bzw. u., dem Eingang des ersten Verstärkers zugeführt wird, dessen Ausgang sowohl mit einem Schalter S. bzw. S_ bzv;. Sg als auch mit einem Eingang eines zweiten Umkehrverstärkers verbunden ist, dessen Ausgang wiederum mit einem Schalter S bzv;. S_ bzw. S- verbunden ist. Zwei der Schalter, S,,S. bzv;. S„, S5 bzw. S-. ,Sg führen über einen Widerstand R an den Eingang ei= nes Summierverstärkers 11, an dessen Ausgang die negative gleich= gerichtete Fehlerspannung -U_ erscheint. Wegen der über beiden Halbwellen gehenden Auswertung sind je Eingangsspannung zwei Schaltei erforderlich, von denen jeweils einer geschlossen ist, während der andere geöffnet ist. Während einer Schaltperiode wird so beispielsweise u., während der anderen Schaltperiode "U1 zum Summierverstärker 11 durchgeschaltet. Der Kondensator C dient der Glättung.The circuit of the discriminators D, D ", D_ is shown in FIG. 3. They each consist of two inverting amplifiers with a gain of -1, the measuring alternating voltage u or v ;. u 9 or u., is fed to the input of the first amplifier, the output of which is connected to a switch S or S_ or v ;. Sg and is also connected to an input of a second inverting amplifier, the output of which in turn is connected to a switch S or V ;. S_ or S- is connected. Two of the switches, S ,, S. bzv ;. S ", S 5 or S-. , Sg lead via a resistor R to the input of a summing amplifier 11, at the output of which the negative, rectified error voltage -U_ appears. Because of the evaluation that goes over both half-waves, two switches are required for each input voltage, one of which is closed while the other is open. During one switching period, for example, U 1 is switched through to the summing amplifier 11 during the other switching period. The capacitor C is used for smoothing.

Die Betätigung der Schalter S bis S, geschieht in der Weise, daß, wie in Fig. 4 gezeigt, eine Grundzeiteinheit A bzw. B bzw. C bzw. I) bzw. E bzw. F nach dem Ausschalten eines Schal= ters Sj bzx/. ίί_ bzw. S3 zyklisch aufeinanderfolgend der nächste Schalter, d.h. S2 bzw. S3 eingeschaltet wird für die Dauer von drei Grund-irj t cinheiten. Zugleich gilt die Bedingung, daß dieThe actuation of the switches S to S takes place in such a way that, as shown in FIG. 4, a basic time unit A or B or C or I) or E or F after switching off a switch Sj bzx /. ίί_ or S 3 cyclically successively the next switch, ie S 2 or S 3 is switched on for the duration of three basic units. At the same time, the condition applies that the

5098U/01985098U / 0198

Schalter S. bzw. S1- bzw. S, nicht eingeschaltet sind, solange 4 b bSwitch S. or S 1 - or S, are not switched on as long as 4 bb

S1 bzw. S„ bzw. S, eingeschaltet sind und umgekehrt. Die ent=S 1 or S "or S, are switched on and vice versa. The ent =

J. £* «5J. £ * «5

j stehenden Spannungen uq. , υς?, u_-, sind in Fig. 4c gezeigt und werden zur Ermittlung der gleichgerichteten Fehlerspannung auf den Summierverstärker 11 gegeben.j standing voltages u q . , υ ς? , u_-, are shown in FIG. 4c and are sent to the summing amplifier 11 to determine the rectified error voltage.

: In Fig. 4 sind als Beispiel die Meßspannungen U1 - U3 des Geber-Synchro 3 für den Winkeiistwert w= 0° gezeigt. Teilt man den Winkelbereich 2 K in sechs Abschnitte A bis F auf (Fig.4), so gelten für die Ansteuerung der Schalter die Schaltfunktionen: : In Fig. 4, the measurement voltages U 1 - U 3 of the encoder synchro 3 for the angle actual value w = 0 ° are shown as an example. If the angle range 2 K is divided into six sections A to F (Fig. 4), the switching functions apply to the control of the switches:

S1 S4 S 1 S 4

Op -7 O1-Op -7 O 1 -

S3 = ^ S6
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild, bei dem ein Oszillator 12 mit einem Zähler 13 und einem Referenzzähler 2o verbunden ist. Der Ausgang von Zähler 13 ist mit einem zweiten Zähler 14 verbunden, wobei jeweils ein Nullsignal-Ausgang von Zähler 13 und 14 zum Eingang eines Nullkoinzidenzgliedes 15 geführt sind, dessen Aus= gang mit einem Eingang des UND-Gliedes 19 verbunden ist, dessen Ausgang den Sollwertzähler 2o setzt. Der Nullausgang von Zähler 14 ist ferner mit einem Decoder 16 verbunden, der über einen !Ausgang 17 die Schalter S, - S-. steuert. An einen zweiten Eingang ;des UND-Gliedes 19 ist ein Speicher 18 geführt, in dem der Soll= wert in digitaler Form gespeichert ist. Der Sollwertzähler 2o j ist mit einem Grundwellenfilter F vez'bunden, an dessen Ausgang :21 die Normalwechselspannung u zur Speisung des Rotors 5 des Geber-Synchro 3 vorliegt. Soll die Meßgenauigkeit und Regeige= nauigkeit beispielsweise 0fl° betragen, so muß die Betriebsfre= quenz der Normalwechselspannung u von einem mindestens um den Faktor 3 600 höheren Taktfrequenz abgeleitet werden. Ist bei= •spielsweise die Betriebsfrequenz 4oo Hz, so ergibt sich eine Taktfrequenz f gleich 1,44 MIIz. Diese Taktfrequenz wird in zwei Zählern 13 und 14 bzw. 2o erfaßt. Der Referenzzähler 13 und 14 gibt dann über einen Decodierer 16 die Signale für die Schalter Sj bis Sg der Diskriminatoren D., Ό2, D_ ab; der Sollwertzähler
S 3 = ^ S 6
5 shows a block diagram in which an oscillator 12 is connected to a counter 13 and a reference counter 2o. The output of counter 13 is connected to a second counter 14, a zero signal output from counters 13 and 14 being led to the input of a zero coincidence element 15, the output of which is connected to an input of the AND element 19, the output of which is the Setpoint counter 2o sets. The zero output of counter 14 is also connected to a decoder 16 which, via an output 17, switches S, -S-. controls. A memory 18, in which the setpoint value is stored in digital form, is connected to a second input of the AND element 19. The target value counter 2o j is connected to a fundamental wave filter F, at the output of which: 21 the normal alternating voltage u for feeding the rotor 5 of the encoder synchro 3 is present. If the measurement accuracy and rain accuracy are, for example, 0 f l °, the operating frequency of the normal alternating voltage u must be derived from a clock frequency that is at least a factor of 3,600 higher. If at = •, for example, the operating frequency is 4oo Hz, the result is a clock frequency f equal to 1.44 MIIz. This clock frequency is recorded in two counters 13 and 14 or 2o. The reference counter 13 and 14 then emits the signals for the switches Sj to Sg of the discriminators D., Ό2, D_ via a decoder 16; the setpoint counter

_ Q_ Q

5098U/019 85098U / 019 8

wird bei jeder Nullkoinzidenz des-Referenzzählers 13 und 14 über das Nullkoinzidenzglied 15 auf den Sollwert gesetzt. Damit sind Referenzzähler 13 und 14 und Sollwertzähler 20 um den Betrag des Winkelwertesc phasenverschoben, wie es in Fig. 2c angedeutet wur= de.is set at each zero coincidence of the reference counter 13 and 14 via the zero coincidence element 15 to the target value. Reference counters 13 and 14 and setpoint counters 20 are thus phase-shifted by the amount of the angular value c , as indicated in FIG. 2c.

Ein Filter F filtert die bei der gesteuerten Gleichrichtung stö= renden ungradzahligen Oberwellen aus dem rechteckförmigen Aus= gangssignal des Sollwertzählers 2o heraus.A filter F filters the uneven harmonics, which interfere with the controlled rectification, from the square-wave output output signal of the setpoint counter 2o.

Ist einer Rotorumdrehung beispielsweise eine Strecke von 2«10n.m zugeordnet (z.B. 2o mm) , so v/erden die von dem Taktoszillator 12 kommenden Impulse um den Faktor 1,8 vermindert. Der Sollwert= zähler 2o weist dann nur noch 2ooo verschiedene Zustände auf. Solche Maßnahmen sind insbesondere zur Anpassung von Spindel= Steigungen oder Ritzeldurchmessern an den gewünschten Messbereich erforderlich. Zur Verwirklichung eines Impulsmultiplikators, bei= spielsweise mit einer Auflösung von 18 bit, sind nur drei inte= grierte Schaltkreise erforderlich. Akkumulierende Fehler ent= stehen im Sollwertzähler 2o nicht, da dieser mit jeder Null= koinzidenz des Referenzzählers 13 und 14 neu auf den Wert des Sollwertes gesetzt wird.Is a revolution of the rotor, for example a distance of 2 "10 n .m assigned (for example 2o mm), so v / ground coming from the clock oscillator 12 pulses by a factor of 1.8 reduced. The target value = counter 2o then has only 2,000 different states. Such measures are necessary in particular to adapt the spindle pitch or pinion diameter to the desired measuring range. To implement a pulse multiplier, for example with a resolution of 18 bits, only three integrated circuits are required. Accumulating errors do not arise in the target value counter 2o, since this is reset to the value of the target value with every zero coincidence of the reference counter 13 and 14.

Alle zwischen dem Sollwertzähler 2o und den Eingängen des Diskri= minator D., D-, D3 Fig. 2 auftretenden Phasenfehler beeinflussen die Genauigkeit der Lagemessung. Es geschieht insbesondere durch das Filter Fq und die Zuleitung zum Geber-Synchro 3. Während, man den Einfluß der Phasenverschiebung durch das Filter beispiels= weise dadurch verringern kann, daß man diesem Filter Spannungen mit geringerem Oberwellengehalt zuführt und damit geringere Filter= dämpfung benötigt (Ünterschwingungsverfahren nach Fig. 6d) kann man auch zusätzlich mit einem verhältnismäßig einfachen Schal= tungszusatz alle zwischen Sollwertzähler 2o und den Diskrimina= toreingängen auftretenden Phasenfehler messen und bei der Soll= Wertvorgabe berücksichtigen. All phase errors occurring between the target value counter 2o and the inputs of the discriminator D., D-, D 3 Fig. 2 influence the accuracy of the position measurement. It happens in particular through the filter F q and the supply line to the encoder synchro 3. While the influence of the phase shift through the filter can be reduced, for example, by supplying this filter with voltages with a lower harmonic content and thus lower filter attenuation is required (Undershoot method according to FIG. 6d) one can also measure all phase errors occurring between the target value counter 2o and the discriminator inputs with a relatively simple circuit addition and take them into account in the target value specification.

- Io -- Io -

509814/0 198509814/0 198

2 3 A Π ! '! O2 3 A Π! '! O

- Io -- Io -

Fig. 6a zeigt den Verlauf der Ausgangsspannung u des Sollwert= Zählers 2o aus Fig. 5. Die Koeffizienten der Fouricr-Reihe dieser Rechteckschwingung sind (Koeffizient der Grundwelle = 1 ge= setzt)Fig. 6a shows the course of the output voltage u of the target value = Counter 2o from Fig. 5. The coefficients of the Fouricr series of these Square waves are (coefficient of the fundamental wave = 1 ge = puts)

an = 1 (n = 1, 2, 3 ...) (11)a n = 1 (n = 1, 2, 3 ...) (11)

Die gradzahligen Harmonischen werden durch die phasengesteuerte Gleichrichtung der Meßspannungen U , U„, U, unwirkseim, die un~ gradzahligen gehen je nach Phasenlage jedoch voll ein. Soll bei= spielsweise der Anteil der dritten Harmonischen in der Synchro-Speisespannung nur -50 dB betragen, so müßte das Filter F (Fig. 5) diese Frequenz gegenüber der Grundwelle um ca. 4o dB dämpfen..The even harmonics become ineffective, the un ~ However, even-numbered ones are fully included depending on the phase position. Should, for example, the proportion of the third harmonic in the synchro supply voltage be only -50 dB, the filter F (Fig. 5) would have to attenuate this frequency by approx. 40 dB compared to the fundamental wave.

Das Unterschwingungsverfahren mit einem geringen Oberwellengehalt wird in der Weise angewendet, daß, wie in Fig. 6b und 6c gezeigt zv/ei Rechteckwellen U., vorgesehen sind, deren Peiriodendauer um den Faktor ρ -t 1 bzw. ρ (ρ ist eine möglichst große ganze Zahl) kürzer sind als die von Un:The subharmonic method with a small harmonic content is applied in such a manner that, as shown in Fig. 6b and 6c zv / ei square waves U., provided whose Peiriodendauer -t ρ by a factor of 1 and ρ (ρ is the greatest possible integer) are shorter than that of U n :

fu1 - fo f u1 - f o

fu2 » fop f u2 » f op

Bildet man nun die Antivalenzverknüpfung von U1 und U31 sowie deren Negation, so entsteht die in Fig. 6d dargestellte Schwin= gung. If the non-equivalence link of U 1 and U 31 and their negation are now formed, the oscillation shown in FIG. 6d arises .

U3 " (U U 3 "( U

deren Fourier-Koeffizienten mit dem Quadrat der Ordnung absinken. whose Fourier coefficients decrease with the square of the order.

- 1/n2 (15)- 1 / n 2 (15)

Ein Filter F. (Fig.7a) muß hier die dritte Harmonische nur noch um ca. 3o dB gegenüber der Grundwelle dämpfen, so daß Filter von einer geringeren Ordnung sein kann, wodurch weniger Phasenver= Schiebung auftritt. Eine Schaltung zur Erzeugung der Unterschwin= gung zeigt Fig, 7a; der Faktor ρ = 15 wurde gewählt, damit die A filter F. (FIG. 7a) only has to attenuate the third harmonic by approx. 30 dB compared to the fundamental wave, so that the filter can be of a lower order, which means that less phase shift occurs. A circuit for generating the undershoot is shown in FIG. 7a; the factor ρ = 15 was chosen so that the

- 11 - 11

509814/0198509814/0198

in Fig. 5 hergeleitete; Auflösung von l:36oo beibehalten bleibt. In Fig. 7a wird die doppelte Oszillatorfrequenz 2 f einmal in der Einheit 22 um den Faktor ρ geteilt und die resultierende Spannungzum einen durch Teilung durch den Faktor 2·ρ in den Ein= heiten 23, 24 zur Urzeugung von U. und zum anderen in den Einhei= ten 2 5 und 26 dagegen zur Erzeugung der Spannung U3 durch den faktor 2 (p rl) geteilt. Eine weitere Teilung durch den Faktor 480=2p (p-ti);p=15 wird in der Einheit 29 vorgenommen,an deren Aus-: gang die Spannung U ent steht. Die beiden Spannungen UJJ und U* werder:derived in Fig. 5; Resolution of 1: 36oo is retained. In Fig. 7a the double oscillator frequency 2 f is divided once in the unit 22 by the factor ρ and the resulting voltage on the one hand by division by the factor 2 · ρ in the units 23, 24 to generate U. and on the other hand in the units 2 5 and 26, on the other hand, divided by the factor 2 (p rl) to generate the voltage U 3. A further division by a factor of 480 = 2p (p-ti); p = 15 is made in the unit 29, at the training: gang the voltage U is ent. The two voltages UJJ and U * are:

einer lofrisehen Einheit 28 zugeführt,welche zusammen mit der lagisehm Einheit 28 die in Gleichung (14) vorgesehene Operation übernimmt. Als Resultat entsteht die Spannung U31, die dem Filter F züge= führt, an dessen Ausgang die Spannung u entsteht. Weitere Herab= setzung der Filterordnung ist dadurch möglich, daß eine Steuerung v/ie in Fig. 6e vorgenommen vird. Eine Schaltung zur Dui chlührung des Veifahrenr; ir.t in Fig. 7b gezeigt. Steuert man hier ein Inte= grierglied 3o so mit der Ausgangsspannung der Antivalenzverknüp= fung in Fig, 7a, Verbindungspunkt A an, daß bei u_ = 1 eine po= sitive Spannung 1- u und bei u _ O eine betragsgleiche negativea lofrisehen unit 28 which, together with the lagging unit 28, undertakes the operation provided in equation (14). As a result, the voltage U 31 arises, which leads to the filter F, at whose output the voltage u arises. A further reduction in the filter order is possible in that a control v / ie in FIG. 6e is carried out. A circuit for guiding the process; ir.t shown in Fig. 7b. If one controls an integrating element 3o with the output voltage of the non-equivalence link in FIG. 7a, connection point A, that at u_ = 1 a positive voltage 1- u and at u_0 a negative voltage of the same amount

X A —X A -

Spannung -u auf den Integrator 3o gelangt, so entsteht am Ausgang des Integrators 3o der in Fig. 6e gezeigte Spannungsverlauf. Die Fouricr-Koeffizienten lauten nunIf the voltage -u reaches the integrator 3o, it arises at the output of the integrator 3o the voltage curve shown in Fig. 6e. The Fouricr coefficients are now

\ - 1/n3 (16) \ - 1 / n 3 (16)

Da hier die dritte Harmonische mit ca, 3o dB schwächer auftritt als die Grundvclle, ist in Filter Y (Fig.7b) für diese Harmonische nur noch eine Dämpfung von ca. 2o dB erforderlich.Since the third harmonic occurs here at approx. 3o dB, which is weaker than the fundamental, an attenuation of approx. 2o dB is required for this harmonic in filter Y (Fig.

Je geringer dir erforderliche Filterdämpfung ist, umso geringer sind auch die Toleranzen des Phasenganges und der Einfluß Frequenzschvanfcungen. Die folgende Tabelle zeigt die Ordnung der erforderlichen FilterThe lower the filter attenuation required, the lower are also the tolerances of the phase response and the influence of frequency variations. The following table shows the order the required filters

V bnV b n

1/n1 / n

1/n2 1 / n 2

1/n3 1 / n 3

Dämpfung proAttenuation pro
FrequenzdekadeFrequency decade
80 dB80 dB
dBdB - l ?- l? Ordnung desOrder of
FiltersFilters
hH
--
6060 dBdB &098 U/ iM& 098 U / iM 33 hOhO 22

Die zur Erzeugung der Unterschwingung erforderlichen Zähler 22 bis 26 sind nun nicht mehr auf einen beliebigen Sollwert setzbar. Daher setzt man nicht, wie in Fig. 5a angedeutet, Sollwertzähler 2o bei Nullkoinzidenz von 13 auf 24 sondern bei Koinzidenz von Sollwert und Referenzzählern 13 und 14 auf Null. The counters 22 to 26 required to generate the undershoot can no longer be set to any desired value. Therefore, as indicated in FIG. 5a, setpoint counter 2o is not set from 13 to 24 when there is a zero coincidence, but rather to zero when the setpoint and reference counters 13 and 14 coincide.

Fig. 8 zeigt die bisher beschriebenen Schaltungselemente, wobei der Oszillator 12 über eine Maßstabeinheit 31 die Einheit 32 speist, in welche der Sollwert, wie in Fig. 5 beschrieben, ein= gegeben wird. Ferner wird durch 12 der Unterschwingungsgenerator 33, vie er in Fig. 7a gezeigt ist, gespeist. Die Spannung U wird über ein Filter F in den Synchro-Geber 3 geführt und zusatz= lieh einem Phasenkorrektor 36 zugeführt, dem einerseits die Oszil= latorfrequenz eingegeben wird und andererseits die Meßspannung U., ü 2f U3 und der über den Zähler 34, den Dekodierer 37 im Diskriminator 38 eine Fehlerspannung U hervorruft. Der Phasenkorrek= tor 36 wird mit der Taktfrequenz,Nder vor dem Filter abgenommenen Synchro-Geber Normalspannung U. sowie den Meßspannungen U., U2, Vj des Synchro-Gebers 3 beschickt. Das Ausgangssignal des Phasen= korrektors 36 setzt den Referenzzähler 34 unter Brücksichtigung der in Filter, Synchro-Geber sowie in den Zuleitungen auftretenden .Phaeonverschiebungen.FIG. 8 shows the circuit elements described so far, the oscillator 12 feeding the unit 32 via a scale unit 31, into which the setpoint value, as described in FIG. 5, is input. Furthermore, the undershoot generator 33, as shown in FIG. 7a, is fed by 12. The voltage U is fed through a filter F into the synchro-transmitter 3 and additionally = borrowed a phase corrector 36, which on the one hand the oscilator frequency is entered and on the other hand the measurement voltage U., ü 2 f U 3 and the counter 34 , the decoder 37 causes an error voltage U in the discriminator 38. The Phasenkorrek = gate 36 is supplied with the clock frequency removed, lighter before the filter synchro transmitter normal voltage U and the measuring voltages U., U 2, Vj of the synchro transmitter. 3 The output signal of the phase corrector 36 sets the reference counter 34 taking into account the phaeon shifts occurring in the filter, synchro- transmitter and in the supply lines.

In Fig. 9 ist der Phasenkorrektor 36 nach Fig. 8 detalliert darge= stellt. Die Meßspannungen U., U , U- werden quadriert in den MuI= tiplizierstufen 39 und einem Summierglied zugeführt. Hierbei wicd die Beziehung In FIG. 9 , the phase corrector 36 according to FIG. 8 is shown in detail . The measured voltages U., U, U- are squared in the multiplier stages 39 and fed to a summing element. Here, the relationship wicd

ρ ρ ρ ρ uo = U1^ + U2* + U3* (17)ρ ρ ρ ρ u o = U 1 ^ + U 2 * + U 3 * (17)

verwendet, die eine Rückgewinnung der Synchronormalspannung ge= stattet. Ein Impulsformer 4o erzeugt aus der Summenspannung pha= senrichtige primäre Signale te ψ , die dem Steuerwerk. 41 *und dem Phasenzähler 42 zeigt (Fig.lo). Im oberen Teil sind die Span= nungen U und U?; gezeigt, die einem Signalwechsel von 1 auf O oder Umgekehrt mit dulo bzw. άυ f bezeichnet sind. Beim Auftreten des -Signals startet der Phasenzähler 42, dessen Inhalt in der used, which allows a recovery of the synchronous normal voltage ge =. A pulse shaper 4o generates phase correct primary signals te ψ from the sum voltage, which are sent to the control unit. 41 * and the phase counter 42 shows (Fig.lo). In the upper part are the voltages U and U? ; shown, which are referred to a signal change from 1 to O or vice versa, or d ulo ά υ f. When the signal occurs, the phase counter 42 starts, the content of which is in the

; »zugeführt werden. Das Zusammenspiel der einzelnen Signale mit '■ dem Steuerwerk 41 ; »Are supplied. The interplay of the individual signals with '■ the control unit 41

I - 13 -I - 13 -

5098U/01985098U / 0198

unteren Abbildung von Fig. Io dargestellt ist. Mit dem Auftreten des d f-Signals hält der Phasenzähler 42 bis zum Auftreten des nächsten d„. -Signals an, wo die Phasenverschiebung noch einmal erfaßt wird. Das nun folgende d«. -Signal läßt den Phasenzähler 42 mit der doppelten Frequenz abwärts zählen; beim Nulldurchgang von Zähler 42 wird der Referenzzähler 34 (Fig.8) auf Null ge=
setzt. Damit beginnt Referenzzähler 34 verzögert zu zählen. Will man die Phasenerfassung über mehrere Perioden der Betriebsspan= nung erstrecken, so kann man dies bei entsprechender Reduzierung der Aufwärtszählfrequenz des Phasenzählers 42 und einer Verlange= rung des Steuerv/erkes 41 ohne großen Aufwand durchführen. Damit wird die Phasenkorrektur besonders unempfindlich gegen Stör=
signale.
is shown in the lower figure of Fig. Io. When the d f signal occurs, the phase counter 42 stops until the next d i occurs. Signal, where the phase shift is detected again. The now following d «. -Signal causes the phase counter 42 to count down at twice the frequency; when the counter 42 crosses zero, the reference counter 34 (FIG. 8) is set to zero
puts. Reference counter 34 thus begins to count with a delay. If you want to extend the phase detection over several periods of the operating voltage, you can do this with a corresponding reduction in the up counting frequency of the phase counter 42 and a demand for the control circuit 41 without great effort. This makes the phase correction particularly insensitive to Stör =
signals.

! - 14 -! - 14 -

509814/0198509814/0198

Claims (12)

- 14 -- 14 - Schutzansprüche S chu tz claims Meßeinrichtung für ein Nach! aufregelsystem mit einem Ist= wertgeber, einem Sollwertgeber und einer Auswerteeinrich= tung zur Einstellung vorgebbarer Winkelwerte an Achsen von mechanischen Verschwenk- oder drehbaren Vorrichtungen v/ie drehbaren Antennen, Werkzeugmaschinen, Kreiselplattformen für Navigationszwecke u.a.m., wobei der Istwertgeber als an sich bekanntes, induktives Ortsmeßsystem ausgebildet ist, das mehrere Induktionsspulen aufweist, ein Teil der Induk= tionsspulen von einer Normalwechselspannung bekannter Größe beaufschlagt wird und der andere Teil der Induktionsspule wenigstens eine in Abhängigkeit von der Wickelverstellung einer zu überwachenden Achse veränderbare Meßwechselspan= nung erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Ver= gleich von Ist- und Sollwert sowie zur Erzeugung der dem Differenzwert proportionalen Regelabweichungsspannung die= nenden Auswerteeinrichtung eine aus elektronischen Bauele= menten aufgebaute Schaltungsanordnung enthält, mittels derer die'Regelabweichungsspannung herstellbar, auswertbar und dem Steller des Nachlaufregelsystems zuführbar ist.Measuring device for a night! Control system with an actual value transmitter, a setpoint transmitter and an evaluation device for setting predefinable angular values on the axes of mechanical pivoting or rotating devices v / ie rotating antennas, machine tools, gyroscopic platforms for navigation purposes, etc., whereby the actual value transmitter is a known, inductive position measuring system is formed having a plurality of induction coils, a part of the Induk = tion coils from a normal alternating current of known size is applied and the other part of the induction coil generates at least a = a function of the winding adjustment of a variable to be monitored axis Meßwechselspan voltage, dadurc h gekennzeichne t that which contains a circuit arrangement made up of electronic components by means of which the control deviation voltage is produced for the comparison of the actual and nominal value and for generating the control deviation voltage proportional to the difference value llbar, evaluable and can be fed to the actuator of the follow-up control system. 2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung v/enigstens einen steuerbaren Gleichrichter enthält, daß jedem steuerbaren Gleichrichter eine Meßwechselspannung zugeordnet ist, daß bei 3 vorhandenen steuerbaren Gleichrichtern diese um 2 t /3° versetzt ein= schaltbar sind, daß die Einschaltung der steuerbaren Gleich= richter von der Differenz zv/ischen Sollwert und Winkelwert w gegen die Phase der Normalwechselspannung abhängig ist und daß am Ausgang der steuerbaren Gleichrichter die resultieren= den Spannungen summierbar sind.2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the circuit arrangement contains v / at least one controllable rectifier, that each controllable rectifier is assigned a measuring AC voltage, that if there are 3 controllable rectifiers, these are offset by 2 t / 3 ° on = switchable, that the activation of the controllable rectifier depends on the difference between the nominal value and the angular value w against the phase of the normal alternating voltage and that the resulting voltages can be summed at the output of the controllable rectifier. 5098U/01985098U / 0198 23431102343110 3. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert in digitaler Form in die Auswerteeinrichtung eingebbar ist, daß ein Oszillator vorgesehen ist, dessen Frequenz ein ganzzahliges Vielfaches der Normalwechselspan= nungsfroquenz ist, daß die Oszillatorfrequenz in zwei hinter= einander geschalteten Zählern jeweils durch eine ganze Zahl teilbar ist, daß jeweils ein den Nullstand der Zähler anzei= gender Ausgang an ein Nullkoinzidenzglied geführt ist, daß der Ausgang des Nullkoinzidenzgliedes mit dem einen Eingang eines UND-Gliedes verbunden ist, daß der andere Eingang des UND-Gliedes mit einer Einrichtung zur Einspeicherung des di= gitalen Sollwertes in einem dritten Zähler verbunden ist, daß die im dritten Zähler eingespeicherte Sollwertzahl über einen weiteren Eingang durch die Oszillatorschwingung fortwährend bis zum V7ert Null verringerbar ist und daß ein Wert Null dieses Zählers eine um den Sollwert verschobene, über ein Grundwellenfl lter geführte Normalwechselspannung zur Speisung des induktiven Ortsmeßsystem vorliegt.3. Measuring device according to claim 2, characterized in that the setpoint can be entered in digital form in the evaluation device that an oscillator is provided whose Frequency is an integral multiple of the normal alternating voltage = voltage frequency, that the oscillator frequency in two behind = interconnected counters can each be divided by an integer, so that in each case one of the counters indicates the zero value gender output is led to a zero coincidence element that the output of the zero coincidence element with one input an AND gate is connected, that the other input of the AND gate with a device for storing the di = gitalen setpoint is connected in a third counter that the setpoint number stored in the third counter has a Another input can be continuously reduced to V7ert zero by the oscillator oscillation and that a value of zero This counter uses a normal alternating voltage for supply that is shifted by the setpoint value and is routed via a fundamental wave filter of the inductive position measuring system is available. 4. Meßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Zählwerk eine logische Schaltung zur Betätigung der steuerbaren Gleichrichter enthält.4. Measuring device according to claim 3, characterized in that the second counter has a logic circuit for actuation the controllable rectifier contains. 5. Meßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerten Gleichrichter in der Art von Phasenanschnitt= gleichrichtern als Schalter ausgebildet sind, die in Abhän= gigkeit von der Phase der Normalwechselspannung öffnen und schließen, daß jeder Meßwechselspannung des induktiven Orts= meßsystemes jeweils zwei Schalter zugeordnet sind, wobei der eine Schalter der einen Meßv/echselspannung und der andere Schalter der dazu invertierten Meßv/echselspannung zugeordnet ist, daß jeweils zwei einander zugeordnete Schalter über ei= nen Widerstand an den Eingang eines Verstärkers geführt wird, dessen Eingang und Ausgang über einen Kondensator und einen Widerstand zueinander parallel geschaltet sind (Integrator),5. Measuring device according to claim 4, characterized in that the controlled rectifiers in the manner of phase angle rectifiers are designed as switches that depend on ity of the phase of the normal alternating voltage open and close that each measuring alternating voltage of the inductive location = measuring system are assigned two switches, one switch of the one measuring voltage and the other Switch of the inverted measuring voltage is assigned that in each case two switches assigned to one another via ei = NEN resistor is led to the input of an amplifier, whose input and output via a capacitor and a Resistors are connected in parallel to each other (integrator), - 16 -- 16 - 50981 A/019850981 A / 0198 234911O23491 1 O miteinander verbunden sind und daß am Ausgang des Verstärkers ι die Summenspannung aller gleichgerichteten Meßwechselspannungen : anliegen.are interconnected and that at the output of the amplifier ι the sum voltage of all rectified measuring alternating voltages : are present. 6. Meßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Grundeinheit für die Betätigungszeit der Schalter 1/6 der Schv/ingungsdauer der Meßwechselspannung vorgesehen ist, daß je= der Schalter periodisch drei Grundeinheiten lang geöffnet und drei Grundeinheiten lang geschlossen ist, daß zyklisch sich wiederholend nach Öffnung des ersten, der positiven Meßwechsel= spannung zugeordneten Schalters der nächste, der zweiten po= sitiven Meßwechselspannung zugeordnete Schalter eine Grundein= heit nach der Ausschaltung des ersten Schalters eingeschaltet wird und daß entsprechend der*dritten, positiven Meßspannung zugeordnete Schalter eine Grundeinheit nach Öffnen des zweiten Schalters sich schließt, dieser Üffnungs- und Schließrhythmus sich zyklisch wiederholt und daß für die entsprechenden, dem invertierten Meßspannungen zugeordneten Schalter gilt, daß die zweiten Schalter geschlossen sind, falls die ersten Schalter geöffnet sind und umgekehrt.6. Measuring device according to claim 5, characterized in that the basic unit for the actuation time of the switch 1/6 of the oscillation period of the measuring AC voltage is provided that each = the switch is periodically open for three basic units and closed for three basic units, that cyclically repeating after opening of the first, the positive Meßwechsel = voltage switch associated with the next, second po = s tuitive measuring alternating voltage switch associated with a gobies = integral after the elimination of the first switch is turned on and that according to the * third, positive measuring voltage switch associated with a basic unit after opening the second switch closes, this opening and closing rhythm is repeated cyclically and that for the corresponding switches assigned to the inverted measurement voltages, the second switches are closed if the first switches are open and vice versa. 7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung der Fourier-Koeffizienten der Oberwellen mit dem Quadrat der Ordnung eine Schaltungsanordnung vorgesehen ist, deren Eingang die doppelte Oszillatorfrequenz eingegeben wird, daß die Frequenz durch den Faktor ρ geteilt wird, daß die resultierende Wechselspannung jeweils zwei Schaltungsan= Ordnungen zugeführt wird, wobei die Wechselspannung in einer ersten Schaltungsanordnung durch den Faktor 2p zur Bildung ei= ner Spannung u., und in einer zweiten Schaltungsanordnung durch7. Device according to claim 1, characterized in that a circuit arrangement is provided to reduce the Fourier coefficient of the harmonics with the square of the order, the input of which twice the oscillator frequency is entered, that the frequency is divided by the factor ρ that the resulting AC = Schaltungsan two systems are respectively supplied, wherein the AC voltage to a first circuit configuration by the factor 2p to form ei = n he voltage u., and in a second circuit arrangement by \ den Faktor ifp+l) zur Bildung einer Spannung u_, umgewandelt wird und daß beide Spannungen in eine logische Einheit eingegeben werden, wobei die entstehende Spannung U , ermittelt wird aus \ the factor ifp + l) is converted to form a voltage u_, and that both voltages are entered into a logical unit, with the resulting voltage U, being determined from ι der logischen Verknüpfung u , antivalent u , -u , äquivalent u?, und daß die entstehende Wechselspannung einem Filter P zuführ= bar ist, welches die dritte Harmonische um ca. 3o dB gegenüberι the logical connection u, complementary u, -u, equivalent u ? , and that the resulting alternating voltage is a filter P feed = bar, which the third harmonic by about 3o dB compared to ι der Grundwelle dämpft.ι the fundamental wave attenuates. ! ^dritte der! ^ third of the 509814/0198509814/0198 8. Meßeinrichtung nach Anspruch 7f dadurch gekennzeichnet, daß als Faktor ρ die Zahl 15 vorgesehen ist.8. Measuring device according to claim 7 f, characterized in that the number 15 is provided as a factor ρ. 9. Meßeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung der Fourier-Koeffizien= ten um einen einzelnen Grad der Anordnung nach Anspruch 8 ein Integrator nachgeschaltet ist, dessen Eingang ein Wert der Ausgangsspannung u am Punkt A der einen positiven Spannung +ux und ein Wert u, = ο mit einer betragsgleichen negativen Spannung -u beaufschlagt wird und daß dem Integrator ein Filter F2 nachgeschaltet ist, das für die dritte Harmonische eine Dämpfung von ca. 2o dB aufweist.9. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that to reduce the Fourier coefficients = th by a single degree of the arrangement according to claim 8, an integrator is connected downstream, the input of which is a value of the output voltage u at point A of a positive voltage + ux and a value u, = ο are subjected to a negative voltage of the same magnitude -u and that the integrator is followed by a filter F 2 which has an attenuation of approximately 20 dB for the third harmonic. 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge= kennzeichnet, daß ein Phasenkorrektor vorgesehen ist, der10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized ge = indicates that a phase corrector is provided, the ι mit der Taktfrequenz, mit der vor dem Filter abgenommenen Be=ι with the clock frequency, with the Be = removed in front of the filter triebsspannung u. sowie mit den Ausgangswechselspannungen ; des induktiven Ortsmeßgebers ansteuerbar ist. Idrive voltage and as well as with the output alternating voltages ; of the inductive position encoder is controllable. I. 11. Meßeinrichtung nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Phasenkorrektors den Referenzzähler unter Berücksichtigung der in Filter, dem induktiven Ortsmeß= systems sowie den Zuleitungen auftretenden Phasenverschie= bungen setzt.11. Measuring device according to claim Io, characterized in that that the output signal of the phase corrector the reference counter taking into account the in filter, the inductive position measurement = systems as well as the supply lines. 12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß : die drei Meßwertspannungen in einer Multipliziereinrichtung j mit sich selbst multipliziert, d.h. quadriert und summiert ; werden, daß die Summenspannungen über einen Impulsformer ei= ; nem Steuerwerk zugeleitet wird, dem ebenfalls die Betriebs=12. Device according to claim 11, characterized in that: the three measured value voltages in a multiplier j multiplied by itself, i.e. squared and summed; be that the total voltages via a pulse shaper ei = ; nem control unit is fed, which also the operating = spannung und die doppelte Oszillatorfrequenz zugeführt wird, ; daß an zwei Ausgängen des Steuerwerks Signale für die Zahlim=voltage and double the oscillator frequency is supplied; that at two outputs of the control unit signals for the number im = pulse die Zählrichtung einen Phasenzähler zugeleitet werden, J daß bei Nulldurchgang des Phasenzählers ein entsprechendes ; Signal': an das Steuerwerk zurückgegeben wird und daß am Steuer= werk ferner ein Ausgang des Referenzzählers auf Null gesetzt wird.pulse the counting direction is fed to a phase counter, J that a corresponding one at zero crossing of the phase counter ; Signal ': is returned to the control unit and that at the control = werk also an output of the reference counter is set to zero. 509814/0198509814/0198
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102016114520A1 (en) * 2016-08-05 2018-02-08 Siko Gmbh Actuator for a shaft

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