DE902470C

DE902470C - Method for remote transmission of angles of rotation

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Publication number: DE902470C
Application number: DEA12085D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1942-04-09
Filing date: 1942-04-09
Publication date: 1954-04-05

Description

Verfahren zur Fernübertragung von Drehwinkeln Für die Übertragung von Drehwinkeln ist ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem sowohl im Geber als auch im Empfänger Wechselspannungen erzeugt werden, deren Phasenlage gegenüber einer Bezugswechselspannung dem jeweils vorhandenen Geber-bzw. Empfängerdrehwinkel gegenüber einer Nullage entspricht. Wenn somit Geber und Empfänger gleiche Winkelstellungen haben, so müssen auch die von ihnen erzeugten Wechselspannungen phasengleich sein. Ist dies nicht der Fall, so kann die Phasenabweichung nach Größe und Richtung festgestellt werden und in Abhängigkeit hiervon eine elektrische Größe gebildet werden, die über einen Hilfsmotor eine Nachstellung des Empfängers so lange bewirkt, bis Phasenübereinstimmung besteht. Bei derartigen Anordnungen hat man also stets eine vom Geber erzeugte Wechselspannung U, und ebenso eine vom Empfänger erzeugte Wechselspannung U8, und entsprechend der Differenz beider Spannungen muß über den Hilfsmotor eine Nachstellung erfolgen.Method for remote transmission of angles of rotation For transmission of angles of rotation, a method is proposed in which both the encoder and AC voltages are generated in the receiver, the phase position of which compared to a Reference AC voltage to the respective existing encoder or. Receiver rotation angle opposite corresponds to a zero position. If the transmitter and receiver have the same angular positions have, the alternating voltages generated by them must also be in phase. If this is not the case, the phase deviation can be determined according to size and direction and, as a function of this, an electrical quantity that exceeds an auxiliary motor adjusts the receiver until the phases match consists. With such arrangements, one always has an alternating voltage generated by the encoder U, and also an alternating voltage U8 generated by the receiver, and corresponding to the The difference between the two voltages must be readjusted via the auxiliary motor.

Bei Anordnungen dieser Art hat man bisher streng darauf geachtet, daß Geber- und Empfängerspannung genau übereinstimmende Amplituden haben, weil sonst eine etwaige Amplitudenverschiedenheit auch bei gleicher Winkelstellung bereits das Vorhandensein einer Stellungsabweichung vortäuscht. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, die beiden Wechselspannungen hinsichtlich ihrer Amplitude absichtlich ungleich zu wählen und das Vergleichsgerät so auszubilden, daß es nur auf Phasendrehungen des Differenzvektors anspricht.In the case of arrangements of this type, strict attention has so far been paid to that the transmitter and receiver voltage have exactly the same amplitudes, because otherwise a possible difference in amplitude even with the same angular position simulates the presence of a positional deviation. According to the invention suggested the two alternating voltages intentionally in terms of their amplitude unequal to choose and to train the comparison device so that it only on phase rotations of the difference vector responds.

Es sind dabei die beiden Fälle möglich, daß entweder die Empfängerspannung größer ist als die Geberspannung, oder umgekehrt. Von diesen beiden Möglichkeiten sei zunächst der Fall betrachtet, daß die Empfängerspannung U. dem Betrage nach kleiner ist als die Geberspannung U, Diese Verhältnisse sind vektoriell in Fig. 1 dargestellt. Hat die Geberspannung Up dieselbe Phasenlage wie die Empfängerspannung U., so decken sich die beiden Vektoren, und es bleibt ein der gleichen Richtung liegender Differenzvektor, der sich aus der verschiedenen Amplitude ergibt, bestehen. Wandert der Vektor der Geberspannung U, im Uhrzeigersinn, so ergibt sich zwischen den beiden Vektoren eine Phasenverschiebung, die durch den Winkel cp gegeben ist. Außerdem beginnt sich der Differenzvektor zu drehen, und zwar nimmt er gegenüber der Senkrechten (die Empfängerspannung U. wird als feststehend angenommen) einen zunehmenden Winkel a1 ein. Aus der Fig. 1 ist zu ersehen, daß mit zunehmendem Winkel 99 auch der Winkel a1 größer wird und schließlich den Betrag von 18o° erreicht. Aus den geometrischen Verhältnissen dieses Diagramms läßt sich eine Beziehung zwischen den beiden Winkeln ableiten, und zwar ist Betrachtet man nun den zweiten möglichen Fall, daß die Empfängerspannung U. größer ist als die Geberspannung Us, so ergibt sich eine vektorielle Darstellung gemäß Fig. 2. Auch hier sind, solange Phasenübereinstimmung besteht, beide Vektoren in Deckung, und mit zunehmender Drehung von U, im Uhrzeigersinn tritt ein Phasenwinkel cp zwischen diesen beiden Vektoren auf und ebenso ein Winkel a2, der die Drehung des Differenzvektors kennzeichnet. Im Gegensatz zu dem vorherigen Fall wächst der Winkel a2 jedoch nur so lange, bis der Differenzvektor tangential an den Kreis verläuft. Wird der Winkel q) noch größer, so nimmt a2 wieder ab. Die Beziehung zwischen beiden Winkeln ist gegeben durch die Gleichung Stellt man den Verlauf der Winkel a1 bzw. a2 in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung T gemäß den beiden Gleichungen (1) und (2) dar, so ergibt sich für P = 4 °/o eine Kurvendarstellung entsprechend Fig. 3 bzw. 4. In Fig. 3, die für den Fall gilt, daß die Empfängerspannung U. kleiner ist als die Geberspannung Up, ist zunächst die Gerade a = go -f- eingezeichnet. Je kleiner P gewählt wird, um so mehr schmiegt sich die Kurve des tatsächlichen Verlaufs des Winkels a1 dieser Geraden an. Um so mehr ändert sich aber auch bei einer Änderung der Amplitudendifferenz P der Drehwinkel des Differenzvektors in Abhängigkeit von (p und damit die Empfindlichkeit der gesamten Anordnung. In beiden Fällen ist In Fig. 4 sind die Verhältnisse für den Fall dargestellt, daß die Empfängerspannung UB größer ist als die Geberspannung Up. Der Kurvenverlauf zeigt, daß die Drehung des Differenzvektors a2 bei kleinen Phasenverschiebungen sehr schnell zunimmt, also außerordentlich empfindlich ist. Bei weiterer Vergrößerung der Phasenverschiebung nimmt die Drehung des Differenzvektors a2 wieder ab und erreicht schließlich bei einer Phasenverschiebung von 18o° den Wert Null. Das zweite Minimum verläuft also genau wie das erste, nur mit einer Empfindlichkeit, die, wie aus Fig. :2 entnommen werden kann, - ist. In dem angenommenen Fall von = 4 % beträgt die Empfindlichkeit also 1/50.The two cases are possible, either that the receiver voltage is greater than the transmitter voltage, or vice versa. Of these two possibilities, let us first consider the case where the amount of the receiver voltage U. is smaller than the transmitter voltage U. These relationships are shown vectorially in FIG. If the transmitter voltage Up has the same phase position as the receiver voltage U., then the two vectors coincide, and a difference vector in the same direction, which results from the different amplitudes, remains. If the vector of the encoder voltage U, moves clockwise, there is a phase shift between the two vectors, which is given by the angle cp. In addition, the difference vector begins to rotate, namely it assumes an increasing angle a1 with respect to the vertical (the receiver voltage U. is assumed to be fixed). From FIG. 1 it can be seen that with increasing angle 99 the angle a1 also becomes larger and finally reaches the value of 180 °. A relationship between the two angles can be derived from the geometrical relationships of this diagram, namely is If the second possible case is now considered, in which the receiver voltage U. is greater than the transmitter voltage Us, the result is a vector illustration according to FIG , clockwise a phase angle cp occurs between these two vectors and also an angle a2, which characterizes the rotation of the difference vector. In contrast to the previous case, however, the angle a2 only increases until the difference vector is tangential to the circle. If the angle q) becomes even larger, a2 decreases again. The relationship between the two angles is given by the equation If the course of the angles a1 or a2 is shown as a function of the phase shift T according to the two equations (1) and (2), then for P = 4 ° / o a curve is obtained according to FIG. 3 and 4, respectively Fig. 3, which applies to the case that the receiver voltage U. is smaller than the transmitter voltage Up, is initially the straight line a = go -f- drawn. The smaller P is chosen, the more the curve of the actual course of the angle a1 of this straight line hugs. However, even with a change in the amplitude difference P, the angle of rotation of the difference vector changes as a function of (p and thus the sensitivity of the entire arrangement. In both cases, FIG is greater than the encoder voltage Up. The curve shows that the rotation of the difference vector a2 increases very quickly with small phase shifts, so it is extremely sensitive. If the phase shift is increased further, the rotation of the difference vector a2 decreases again and finally reaches a phase shift of 18o ° the value zero. The second minimum runs exactly like the first, only with a sensitivity that, as can be seen from Fig.: 2, is. In the assumed case of = 4%, the sensitivity is therefore 1/50.

Im folgenden soll nun gezeigt werden, welche Vorteile sich bei Anwendung des angegebenen Verfahrens bei früher vorgeschlagenen Anordnungen ergeben: a) Es ist beispielweise in Verbindung mit einer Fernübertragung nach dem Phasenverfahren eine Anordnung zur Messung der Abweichung der Phasenlagen zweier gleichfrequenter Wechselspannungen von der Phasenübereinstimmung vorgeschlagen, wobei zwei Trioden vorgesehen sind, deren jede durch eine der zu vergleichenden Wechselspannungen gesteuert wird. Diese Schaltung ist in Fig.5 schematisch nochmals dargestellt. An den Klemmen 1, 2 bzw. 2, 3 wird die Geberspannung Up bzw. die Empfängerspannung U. angeschlossen. Diese Spannungen steuern jede für sich das Gitter einer zugehörigen Triode 4, 5. Der Anodenkreis schließt sich über einen Widerstand g, an dessen Enden die Ausgangsspannung U. abgenommen wird, die der Phasenabweichung der beiden Eingangsspannungen entspricht. Die Steuerung der beiden Trioden erfolgt so, daß die Röhren praktisch während der einen Halbwelle geöffnet, während der anderen Halbwelle gesperrt sind. Sie bilden zusammen mit den beiden Teilwiderständen g eine Brückenschaltung, und zwar entstehen an den beiden Teilwiderständen je nach Öffnung bzw. Sperrung der Röhren entgegengesetzt gerichtete Spannungsabfälle, die sich bei Phasengleichheit aufheben. Jedes Rohr öffnet im Augenblick des Nulldurchganges der betreffenden Wechselspannung, so daß eine Phasenverschiebung zwischen den beiden Wechselspannungen sehr genau erfaßt werden kann. Es ist ferner ein zusätzliches Rohr 6 mit einer Anodenstromquelle 7 und einem Vorwiderstand 8 vorgesehen, das von einer der- beiden Spannungen, und zwar z. B. von der Empfängerspannung U. gesteuert wird. Dieses Rohr sorgt dafür, daß die Anodenspannungen der beiden Trioden 4 und 5 gleichzeitig kurzgeschlossen werden.The following is intended to show the advantages of using the specified method with previously proposed arrangements: a) For example, in connection with long-distance transmission according to the phase method, an arrangement for measuring the deviation of the phase positions of two AC voltages of the same frequency from the phase correspondence is proposed, two triodes being provided, each of which is controlled by one of the alternating voltages to be compared. This circuit is shown again schematically in FIG. The encoder voltage Up or the receiver voltage U. is connected to terminals 1, 2 or 2, 3. These voltages each control the grid of an associated triode 4, 5. The anode circuit closes via a resistor g, at the ends of which the output voltage U. is taken, which corresponds to the phase deviation of the two input voltages. The control of the two triodes takes place in such a way that the tubes are practically open during one half-wave, while the other half-wave is blocked. Together with the two partial resistances g, they form a bridge circuit, and depending on the opening or blocking of the tubes, oppositely directed voltage drops arise at the two partial resistances, which cancel each other out when the phases are identical. Each tube opens at the moment the relevant alternating voltage crosses zero, so that a phase shift between the two alternating voltages can be detected very precisely. There is also an additional tube 6 with an anode power source 7 and a series resistor 8 is provided, which of one of the two voltages, namely z. B. is controlled by the receiver voltage U. This tube ensures that the anode voltages of the two triodes 4 and 5 are short-circuited at the same time.

Die Abänderung einer solchen Schaltung besteht gemäß der vorliegenden Erfindung darin, daß an Stelle einer der beiden Eingangsspannungen, und zwar hier an Stelle der Geberspannung UD, die Differenzspannung d U angelegt wird. Nach dem eingangs Gesagten ist ersichtlich, daß jetzt bei einer Auslenkung der im ausgeregelten Zustand phasengleichen Vektoren d U und U. eine dem Winkel a proportionale Ausgangsspannung U. entsteht. Nimmt i man wieder die Amplitudendifferenz P mit 4 1)/o an, so wird für kleine Auslenkungen allein durch diese Maßnahme die Empfindlichkeit auf etwa den 25fachen Wert gebracht. Ein besonderer Aufwand ist hierzu nicht erforderlich. Unter Umständen kann zur Vorverstärkung der Differenzspannung d U ein weiteres Rohr vorgesehen werden, aber selbst dann ist trotz dieses etwas größeren Aufwandes ein Vorteil noch vorhanden, denn da die Rohre alle voll ausgesteuert werden, ist eine annähernd gleiche Empfindlichkeitssteigerung bei dem erwähnten Phasenvergleichsgerät mit größerem Röhrenaufwand nicht erreichbar.The modification of such a circuit is, according to the present invention, that the difference voltage d U is applied instead of one of the two input voltages, namely here instead of the transmitter voltage UD. After what has been said at the beginning, it can be seen that when the vectors d U and U. are in phase in the regulated state, an output voltage U. is produced which is proportional to the angle a. If the amplitude difference P is again assumed to be 4 1) / o, then for small deflections this measure alone brings the sensitivity to about 25 times the value. No special effort is required for this. Under certain circumstances, a further tube can be provided to preamplify the differential voltage d U , but even then, despite this somewhat greater effort, there is still an advantage, because since the tubes are all fully controlled, there is approximately the same increase in sensitivity in the aforementioned phase comparison device with greater tube effort not reachable.

b) Bei einer anderen, nach dem Phasenverfahren arbeitenden Fernsteuereinrichtung wird die Differenzspannung in einer Einwegschaltung gleichgerichtet und auf einen Kondensator mit einem kleinen Vorwiderstand gegeben. Die gleichgerichtete Differenzspannung enthält somit nur eine, beispielsweise die positive Halbwelle, und mittels des Kondensators wird diese Kurve differenziert, so daß sich ein für die Ausregelung der Phasenabweichung günstiger Kurvenverlauf ergibt. Bei einer solchen Einrichtung ergibt sich durch das eingangs geschilderte Prinzip die Möglichkeit, die Differenzspannung als Vorspannung zu benutzen und damit eine der Eingangswechselspannungen, und zwar beispielsweise die Empfängerspannung, zu zerhacken. Der Vorteil dieser Anordnung ist dann eine weitgehende Amplitudenunabhängigkeit, wenn dafür gesorgt wird, daß der Differenzspannung evtl. durch Übersteuerung eines Rohres eine Rechteckform gegeben wird.b) With another remote control device operating according to the phase method the differential voltage is rectified in a one-way circuit and to one Capacitor given with a small series resistor. The rectified differential voltage thus contains only one, for example the positive half-wave, and by means of the capacitor this curve is differentiated, so that there is one for the compensation of the phase deviation favorable curve shape results. In such a facility, it results from the principle described above the possibility of using the differential voltage as a bias voltage to use and thus one of the input AC voltages, for example the receiver voltage to hack. The advantage of this arrangement is then one largely independent of amplitude, if care is taken to ensure that the differential voltage possibly a rectangular shape is given by overdriving a pipe.

c) Im allgemeinen wird eine Einrichtung zur Fernübertragung eines Drehwinkels nach dem erwähnten Phasenverfahren so ausgebildet, daß Geber und Empfänger motorähnliche Bauart haben und mit ihren Ständerwicklungen an dem gleichen Wechselstrom- bzw. Drehstromnetz liegen. Im ersteren Falle wird durch eine Kunstschaltung dafür gesorgt, daß jede Ständerwicklung ein Drehfeld erzeugt. Die Läuferwicklung sowohl des Gebers als auch des Empfängers ist im allgemeinen einphasig und unterliegt dem Einfluß des Ständerdrehfeldes. Haben die beiden Läuferwicklungen in bezug auf die Ständerwicklungen die gleiche Winkellage, so sind auch die in den Läuferwicklungen induzierten Spannungen phasengleich. Liegt dieser Fall nicht vor, dann haben die Läuferspannungen verschiedene Phasenlage, und dieser Umstand kann zur Betätigung eines Nachstellmotors für den Läufer des Empfängers benutzt werden. Dabei wird sowohl der Anker als auch die Feldwicklung des Verstellmotors über je einen Verstärker von der Differenzspannung bzw. der Empfängerspannung gespeist. Der Kraftverstärker für den Regelmotor wird aus technischen Gründen gewöhnlich so bemessen sein, daß er schon bei einem Verstellwinkel von etwa 2° voll ausgesteuert ist. Von da ab ist also die Amplitude der Ankererregung konstant. Entsprechend Fig.6 ergeben sich dann für eine Phasenvor- bzw. -nacheilung der Differenzspannung d U gegenüber der Empfängerspannung U. die im untersten Teil der Fig. 6 dargestellten Ausgangsimpulse des Amplitudenausgleichs. Da im wesentlichen die in diesen Impulsen enthaltene Grundkomponente für das Drehmoment wirksam ist, soll nur diese betrachtet -werden. Wie Fig. 6 zeigt, hat diese Grundkomponente bei Nacheilung von 4 U gegen U. die Phase go + nacheilend, bei Voreilung die Phase go + voreilend.c) In general, a device for remote transmission of an angle of rotation according to the phase method mentioned is designed so that the transmitter and receiver have a motor-like design and their stator windings are connected to the same AC or three-phase network. In the former case, an artificial circuit ensures that each stator winding generates a rotating field. The rotor winding of both the encoder and the receiver is generally single-phase and is subject to the influence of the stator rotating field. If the two rotor windings have the same angular position with respect to the stator windings, the voltages induced in the rotor windings are also in phase. If this is not the case, then the rotor voltages have different phase positions, and this fact can be used to operate an adjusting motor for the rotor of the receiver. Both the armature and the field winding of the adjusting motor are fed by the differential voltage or the receiver voltage via an amplifier each. For technical reasons, the power amplifier for the variable speed motor is usually dimensioned in such a way that it is fully controlled at an adjustment angle of about 2 °. From then on, the amplitude of the armature excitation is constant. According to FIG. 6, the output pulses of the amplitude compensation shown in the lowest part of FIG. 6 then result for a phase lead or lag of the differential voltage d U with respect to the receiver voltage U. Since essentially the basic component contained in these pulses is effective for the torque, only this should be considered. As FIG. 6 shows, this basic component has the phase go + when there is a lag of 4 U against U. lagging, with leading the phase go + leading.

Das Drehmoment für den Regelmotor ist in Abhängigkeit vom Verstellwinkel proportional dem Produkt aus den Beträgen der Anker- und Felderregung und dem Kosinus des dazwischenliegenden Phasenwinkels ß. Mithin ist Md = kl - U2 - UB - cos ß. (4) Wie aus Fig. 2 für den Fall = o ersichtlich, wird für eine Phasenvoreilung der Winkel a der Differenzspannung nacheilend. Diese Verhältnisse sind in Fig.7 nochmals dargestellt. Darin ist a = 9o - . Die Phase der Ausgangsspannung U, ist dann go + = 90 + 45 Es soll nun der Verlauf des Drehmomentes über den ganzen Bereich bis ± z8o° untersucht werden, jedoch sollen vorerst die Bereiche in der Nähe der Nulldurchgänge, in denen der Verstärker nicht voll ausgesteuert ist, unberücksichtigt bleiben. Um ein Drehmoment für den Regelmotor zu erhalten, wird die Felderregung stets mittels einer Kunstschaltung um go° gedreht, so daß unter Berücksichtigung dieses Umstandes sich für das Drehmoment die Beziehung ergibt: Das Drehmoment verläuft für den Fall, daß = o gesetzt wird, nach der Geraden a in Fig. B.Depending on the adjustment angle, the torque for the control motor is proportional to the product of the amounts of the armature and field excitation and the cosine of the phase angle β in between. Hence Md = kl - U2 - UB - cos ß. (4) As can be seen from FIG. 2 for the case = o, the angle α of the differential voltage is lagging for a phase lead. These relationships are shown again in FIG. Where a = 9o - . The phase of the output voltage U i is then go + = 90 + 45 The course of the torque is now to be examined over the entire range up to ± z80 °, but for the time being the areas in the vicinity of the zero crossings in which the amplifier is not fully controlled should be disregarded. In order to obtain a torque for the regulating motor, the field excitation is always rotated by go ° by means of an artificial circuit, so that, taking this fact into account, the relationship for the torque results: In the event that = o is set, the torque runs along the straight line a in Fig. B.

Gemäß einer weiteren Erfindung wird nun an Stelle dieser Anordnung zum Amplitudenausgleich eine Anordnung nach Fig. g vorgeschlagen. Dabei sind mit x, 2, 3 wieder die Eingangsklemmen bezeichnet, mit 4, 5 die beiden Trioden, mit 12 eine Batterie und mit 13 ein Übertrager mit zwei Primärwicklungen, die zusammen mit den beiden Trioden eine Brückenschaltung ergeben. Die Sekundärwicklung führt zu Klemmen 14, 15, wo dieAusgangsspannung U. abgenommen werden kann. An den Eingangsklemmen z, 2 wird wiederum die Differenzspannung d U zugeführt. Es ist dafür gesorgt, daß die Rohre 4, 5 von den Eingangsspannungen übersteuert werden, so daß in den Anodenkreisen Rechteckimpulse von der Dauer einer Halbperiode entstehen.According to a further invention, instead of this arrangement An arrangement according to FIG. g is proposed for amplitude compensation. Are with x, 2, 3 again denotes the input terminals, with 4, 5 the two triodes, with 12 a battery and 13 a transformer with two primary windings, which together result in a bridge circuit with the two triodes. The secondary winding leads to terminals 14, 15, where the output voltage U. can be tapped. At the input terminals z, 2, the differential voltage d U is again supplied. It is made sure that the tubes 4, 5 are overridden by the input voltages, so that in the anode circuits Square-wave pulses with a duration of half a period arise.

Eine Ausgangsspannung tritt aber nur auf, wenn sich beide Rohre in ungleichartigem Schaltzustande befinden, d. h. wenn das eine Rohr geöffnet, das andere gleichzeitig gesperrt ist. Die Breite der sich ergebenden Wechselimpulse ist somit proportional der Drehung a des Differenzvektors. Da sich a sehr schnell im Vergleich zu cp ändert, sofern p genügend klein ist, so ist damit eine große Empfindlichkeit gegeben. Ein Vorteil dieser Schaltung gegenüber früheren ist die wesentliche Vereinfachung und damit die Erhöhung der Betriebssicherheit, da bisher Gleichrichter verwandt wurden, die mit Vorspannung arbeiteten und die jetzt fortfallen.An output voltage only occurs when both tubes are in are in dissimilar switching states, d. H. when one tube is opened, that others are blocked at the same time. The width of the resulting alternating pulses is thus proportional to the rotation a of the difference vector. Since a very quickly changes compared to cp, provided that p is sufficiently small, then it is a large one Sensitivity given. One advantage of this circuit over previous ones is the significant simplification and thus the increase in operational safety, since so far Rectifiers were used which worked with bias and which now cease to exist.

Ist die Empfängerspannung UB kleiner als die Geberspannung UQ, so ergibt sich für einen voreilenden Phasenwinkel cp aus Fig. z für a ebenfalls ein voreilender Wert. Daraus bzw. aus Fig. 6 ergibt sich dann eine Voreilung der Ausgangsspannung um go -f- gegenüber der Empfängerspannung U, Für diesen Fall wird das Drehmoment für den voll ausgesteuerten Bereich des Ankerverstärkers nach einigen Zwischenrechnungen Der Verlauf des Drehmomentes ist durch die Gerade b in Fig. 8 dargestellt und deckt sich mit der schon vorher erwähnten Geraden a.If the receiver voltage UB is less than the transmitter voltage UQ, then for a leading phase angle cp from FIG. From this or from FIG. 6, the output voltage then results in an advance of go -f- compared to the receiver voltage U. In this case, the torque for the fully controlled range of the armature amplifier is calculated after a few intermediate calculations The course of the torque is shown by straight line b in FIG. 8 and coincides with straight line a mentioned above.

Wird nun aber umgekehrt die Empfängerspannung UB größer als die Geberspannung U9 und außerdem die Empfängerspannung U" wieder als Bezugsgroße gewählt, d. h, wird die Empfängerspannung gleichzeitig zum Amplitudenausgleich und zur Felderregung des Verstelimotors herangezogen, so ergibt sich mit ähnlichen Überlegungen wie oben für eine Phasenvoreilung gemäß Fig. z ein Nacheilen des Differenzvektors 4 U, und zwar wird die Phase der Ausgangsspannung U" nach Fig. 6 um go --f- nacheilend. Somit wird, da die Felderregung gegenüber der Ausgangsspannung U" nochmals um go° gedreht wird, das Drehmoment In diesem Fall hat aber a2 einen Verlauf gemäß Fig. -., so daß unter Berücksichtigung dieses Umstandes die Gleichung für das Drehmoment lautet: Der Verlauf des Drehmomentes ist durch die Kurve c in Fig.8 gegeben. Das Drehmoment nimmt zunächst um etwa 2o % ab und steigt dann sogar wieder an. Daraus ergibt sich das wichtige Ergebnis: Wird diejenige Teilspannung größer gewählt, die auch als Bezugsspannung gewählt wurde, so fällt das Drehmoment bei größeren Auslenkungen nicht wieder ab. Ein praktisch gleicher Drehmomentenverlauf in dem betrachteten Bereich ergibt sich, auch wenn die Empfängerspannung U, kleiner ist als die Geberspannung Up, dann, wenn die Felderregung des Motors von der Summe beider Spannungen hergeleitet wird. Es ist dann für die Berechnung des Drehmomentes der Kosinus des Winkels zwischen dieser um go° gedrehten Spannung und der Ankerspannung UA für die Ermittlung des Drehmomentes zu nehmen Ma = k1 - cos (ai - g,'). (7a) Unter Berücksichtigung der Verhältnisse gemäß Fig. 2 ergibt sich dann nach einigen Zwischenrechnungen Diese Kurve fällt in dem zunächst betrachteten Bereich mit der Kurve c in Fig. 8 zusammen.Conversely, if the receiver voltage UB is now greater than the transmitter voltage U9 and the receiver voltage U "is selected again as the reference value, i.e. if the receiver voltage is used simultaneously for amplitude compensation and field excitation of the adjustment motor, then considerations similar to those above for one result Phase lead according to FIG. lagging behind. Thus, since the field excitation is rotated again by go ° with respect to the output voltage U ", the torque is increased In this case, however, a2 has a course as shown in FIG. The course of the torque is given by curve c in FIG. The torque initially decreases by about 20% and then even increases again. This leads to the important result: If that partial voltage is selected to be larger that was also selected as the reference voltage, the torque does not decrease again with larger deflections. A practically the same torque curve in the area under consideration results, even if the receiver voltage U, is smaller than the transmitter voltage Up , when the field excitation of the motor is derived from the sum of the two voltages. For the calculation of the torque, the cosine of the angle between this voltage rotated by go ° and the armature voltage UA is to be used to determine the torque Ma = k1 - cos (ai - g, '). (7a) Taking into account the relationships according to FIG. 2, this then results after a few intermediate calculations This curve coincides with curve c in FIG. 8 in the area initially considered.

Es soll nun noch das Verhalten in den Bereichen in der Nähe der Nulldurchgänge untersucht werden, in denen der Ankerverstärker unter Umständen noch nicht voll ausgesteuert ist. Damit wird der Verlauf des Drehmomentes bei kleinen Auslenkungen und die Breite des zweiten Minimums gefunden.The behavior in the areas in the vicinity of the zero crossings should now be shown be examined in which the armature amplifier may not yet be full is controlled. This shows the course of the torque with small deflections and found the width of the second minimum.

Wie in Fig.6 :gezeigt wurde, ist die Breite der Wechselimpulse der Ausgangsspannung des Amplitudenausgleichs proportional dem Drehwinkel a des Differenzvektors. Wird hiervon nur die Grundkomponente dem Ankerverstärker zugeführt, so ist die dem Anker zugeführte Spannung bei kleinen Auslenkungen, solange der Ankerverstärker also noch nicht ausgesteuert ist, proportional dieser Grundkomponente. Analysiert man diese Kurve, die in Fig. xo nochmals dargestellt ist, unter Benutzung der hier eingetragenen Bezeichnungen, so ergibt sich nach mehrfachen Umrechnungen die Amplitude der Grundkomponente mit Der Winkel a wird maximal etwa 7o°. Für eine Phasenverschiebung cp = r bis 2° ist aber der Ankerverstärker schon voll ausgesteuert. Damit ergibt sich für den jetzt betrachteten Anfangsbereich ein Winkel a von etwa 5o°. Bei dem gemäß Gleichung (8) verwendeten halben Winkelbetrag von 25° weicht aber der Sinus erst um q. % vom linearen Verlauf ab, so daß mit genügender Genauigkeit in diesem Bereich die Amplitude proportional der Drehung a des Differenzvektors gesetzt werden kann. Das Drehmoment für diesen Bereich wird dann für den Fall, daß die Empfängerspannung größer ist als die Geberspannung: Mit für die vorliegende Betrachtung genügender Näherung ist also das Drehmoment in den betrachteten Anfangs- und Endbereichen proportional der Auslenkung. Da die Steigungen in den beiden Nulldurchgängen sich wie = : 50 verhalten, wird bei einer Reizschwelle von o,=° die Breite des zweiten Minimums theoretisch 4- 5°. Nimmt man eine volle Aussteuerung des Verstärkers bei etwa 50° entsprechend (/ - = 2° an, so ist bei einer Auslenkung von o,i" der Winkel u = 3°. Der Verstärker ist dann', :;" = 6 1),`" ausgesteuert. Ist die Empfängerspannung kleiner als die Geberspannung, so wird dieser Wert, wie die Gerade a in Fig. 8 zeigt, bei einer Phasenverschiebung von etwa 16o° erreicht. Damit würde also nach der ursprünglichen Schaltung unter den angenommenen Verhältnissen sich für den zweiten Nulldurchgang eine Breite von -r 20° ergeben.As shown in Fig. 6: the width of the alternating pulses of the output voltage of the amplitude compensation is proportional to the angle of rotation α of the difference vector. If only the basic component of this is fed to the armature amplifier, the voltage fed to the armature is proportional to this basic component in the case of small deflections, as long as the armature amplifier is not yet controlled. If this curve, which is shown again in FIG. Xo, is analyzed using the designations entered here, the amplitude of the basic component results after multiple conversions The angle a is a maximum of about 70 °. For a phase shift cp = r up to 2 °, however, the armature amplifier is already fully controlled. This results in an angle a of about 50 ° for the starting area now under consideration. With the half angular amount of 25 ° used according to equation (8), however, the sine only deviates by q. % of the linear course, so that the amplitude can be set proportional to the rotation a of the difference vector with sufficient accuracy in this area. The torque for this range is then for the case that the receiver voltage is greater than the encoder voltage: With a sufficient approximation for the present consideration, the torque in the considered starting and ending areas is proportional to the deflection. Since the gradients in the two zero crossings behave like =: 50 , with a stimulus threshold of o, = ° the width of the second minimum is theoretically 4-5 °. If one assumes a full modulation of the amplifier at about 50 ° (/ - = 2 °, then with a deflection of o, i "the angle u = 3 °. The amplifier is then ',:;" = 6 1) , `". If the receiver voltage is lower than the transmitter voltage, this value, as the straight line a in Fig. 8 shows, is reached with a phase shift of about 160 ° the second zero crossing result in a width of -r 20 °.

Es soll nun noch das Verhältnis im zweiten Nulldurchgang untersucht werden für den Fall, daß die Empfängerspannung kleiner ist als die Geberspannung und daß die Summe beider Spannungen als Bezugsspannung dient. Dies kann wieder unter Verwendung einer Schaltung gemäß Fig. 9 geschehen. Es ist nun aber die Felderregung von der Summenspannung hergeleitet. Da jetzt die Ausgangsspannung des Amplitudenausgleichs im zweiten Nulldurchgang nicht mehr Null wird und auch der Feldverstärker immer voll ausgesteuert bleibt, wird das Drehmoment hier nur Null durch eine entsprechende Phasenverschiebung beider Ströme gegeneinander. Da sich nun praktisch die Phase der Felderregung in der Nähe des zweiten Nulldurchganges genau so dreht wie die Differenzspannung im richtigen Nullpunkt, ergibt sich bei einer derartigen Anordnung im zweiten Nulldurchgang theoretisch ein mindestens genau so steiler Drehmomentenverlauf und damit mindestens die gleiche Reizschwelle von o,i° für den betrachteten Fall wie im richtigen Nullpunkt. Die Verhältnisse sind durch die Kurve e in Fig. 8 dargestellt. Allerdings bleibt hier der Motor voll erregt, da ja beide Verstärker ausgesteuert bleiben.The ratio in the second zero crossing is now to be examined are used in the event that the receiver voltage is less than the encoder voltage and that the sum of both voltages serves as a reference voltage. This can be done again under Use a circuit according to FIG. 9 done. But it is now the field excitation derived from the total voltage. Since now the output voltage of the amplitude compensation in the second zero crossing no longer becomes zero and so does the field amplifier always remains fully modulated, the torque is only zero here by a corresponding Phase shift of both currents against each other. There is now practically the phase the field excitation in the vicinity of the second zero crossing rotates exactly like that Differential voltage at the correct zero point results from such an arrangement theoretically at least as steep a torque curve in the second zero crossing and thus at least the same stimulus threshold of o, i ° for the case under consideration like in the correct zero point. The relationships are shown by curve e in FIG. 8. However, the motor remains fully excited here, since both amplifiers are controlled stay.

Durch die vorstehenden Untersuchungen ist nachgewiesen, daß die absichtlich ungleiche Einstellung der Beträge der Geber- und Empfängerspannung bei Fernsteuerungen nach dem Phasenprinzip Vorteile bringt. Es sind hierfür geeignete Schaltungen möglich, die sich aus früheren Vorschlägen unter verhältnismäßig geringfügigen Abänderungen ergeben. Insbesondere wurde gezeigt, daß bei der Wechselstromsteuerung für den Fall, daß die Empfängerspannung größer ist als die Geberspannung, der Drehmomentenverlauf in Abhängigkeit von der Auslenkung ganz erheblich günstiger gestaltet werden kann und daß, wenn umgekehrt die Empfängerspannung kleiner ist als die Geberspannung, mit einer von der Summenspannung hergeleiteten Felderregung im zweiten Nulldurchgang theoretisch die gleiche Reizschwelle erreicht werden kann wie bei kleinen Auslenkungen vom tatsächlichen stabilen Nullpunkt aus.The above investigations have shown that the unequal setting of the amounts of the transmitter and receiver voltage for remote controls according to the phase principle brings advantages. Suitable circuits are possible for this, resulting from previous proposals with relatively minor changes result. In particular, it has been shown that in AC control for the case that the receiver voltage is greater than the encoder voltage, the torque curve can be made considerably cheaper depending on the deflection and that if, conversely, the receiver voltage is less than the transmitter voltage, with a field excitation derived from the total voltage in the second zero crossing theoretically the same stimulus threshold can be achieved as with small deflections from the actual stable zero point.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method for remote transmission of angles of rotation with alternating voltages generated in the transmitter and receiver, their phase position opposite a reference AC voltage to the encoder or. Receiver rotation angle with respect to a zero position corresponds, with the receiver being readjusted until the two alternating voltages are in phase with one another, characterized in that the two alternating voltages are intentionally chosen to be unequal in terms of their amplitude and the comparison device is designed so that it responds only to phase rotations of the difference vector.

2. Arrangement for performing the method according to claim i, characterized in that that two triodes (4,5) are provided for measuring the phase deviation, one of which of the receiver voltage, the other of which is controlled by the differential voltage and the anode circuits of which close via a resistor (9), of which the Output voltage decreased. will.

3. Order to exercise the procedure according to Claim i, in which the differential voltage is rectified in a one-way circuit and applied to a capacitor with a small series resistor, characterized in that that the differential voltage is used as a bias voltage and thus one of the two alternating voltages, preferably the receiver voltage is chopped up.

4. Order to exercise the Method according to Claim i, characterized in that two triodes (4, 5) are provided are whose grid is controlled by the receiver voltage or the differential voltage and whose anode circuit extends over the primary winding of a transformer (i3) closes, the output voltage of its secondary winding to compensate for the phase deviation is removed.

5. Arrangement according to claim i to 4, characterized in that the higher the alternating voltage that also serves as the reference voltage is selected, so that the torque does not drop again even with larger deflections.