DE2018060A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Anzeigen der Winkelverstellung des Rotors eines Synchrongebers oder -Resolvers um eine Achse - Google Patents

Description

IW W6 β-

Patentanwalt·

Dr. Ing. H. Ke^endank

Dipl.· Ing. H. Hoiick Dipl. Phys. W. Schmite

British Aircraft Corp. Ltd. Tel. 5380586

100 Pall Mall ^; 15. April 1970

London, S.W. 1 / England . " Akte: M-1112

Verfahren und Vorrichtung zum Anzeigen der Winkelverstellung des Rotors eines Synchrongebers oder-Resolvers um: eine Achse

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anzeigen der Winkelverstellung des Rotors eines Synchrongebers oder -Resolvers um eine Achse, von dessen Ausgangssignal durch eine Elektronikeinrichtung ein elektrisches Signal abgeleitet : wird, das die Winkelverstellung darstellt.

Das erfindungsgemäße· Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß von dem Synchrctngeber bzw.. -Resolver ein erstes und ein zweites Signal abgeleitet werden, die zwei verschiedene Produkte mit jeweils zw.ei Gliedern darstellen, von denen jeweils, ein Glied eine Sinus- oder Kqsinusfunktion des eingespeisten Winkels und das andere Glied die Sinus- oder Kosinusfunktion des Rotorwinkels _; ist, wobei eines der Glieder in beiden Produkten auftritt, daß ; von dem ersten Signal ein weiteres Signal abgeleite-t wird, das das äquivalent des zweiten Signals darstellt,.wobei jede Sinusbzw. Kosinus-Funktion durch eine Kosinus- bzw. ',Sinus-Punktiön des entsprechenden Winkels ersetzt ist, daß aus diesen abgeleiteten dritten Signal durch Verbindung mit dem. zweiten Signal' ein resul-.

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■· - 2 -- . ■■.-. '- r ; - _'/* ■■■■■■/

tierendes Signal gebildet wird, das den Sinus oder Kosinus der ·

Summe oder der Differenz des eingespeisten Winkels und'des Rotorwinkels darstellt, und daß das resultierende Signal mit dem entsprechenden Sinus- oder Kosinus des eingespeisten Winkels verglichen wird, um eine Anzeige des Rotorwinkels zu erhalten.

Das Signal, das den Rotorwinkel darstellt, springt alle l8o° zurück. Falls es erforderlich ist, dies zu unterteilen, so daß das Signal beispielsweise alle 90° zurückspringt, kann das ' resultierende Signal in eine Frequenzverdoppelungseinrichtung j eingegeben werden.. Wenn, das resultierende Signal beispielsweise ' j den Sinus der^ Summe aus dem eingespeisten Winkel und dem Rotor- | ^: winkel darstellt, wird das Ausgangssignal der Frequenzverdoppelungs- ^; einrichtung gleich dem. Sinus des Rotorwinkels und zweimal des \ eingespeisten Winkels., ■ - ;

' Bei einer bevorzugten Ausfühijungsform der Erfindung ist eine ' Nulleinstellungseinrichtung mit einem Impulsgenerator vorgesehen, ι der für jeden Zyklus des Wrsorgungssignals einen Impuls erzeugt und auf das resultierende Signal anspricht, um; die Impulsphase in Abhängigkeit vom: Rotorwinkel zu steuern.: Ein Kondensator, ^; der an einen Aufladekreis: konstanten Stroms angeschlossen ist, wird synehron. zu den Impulsen entladen, und die Köndensatorwelle · wird mit einem; Bezugs-pegel verglichen, und zwar durch eine ; Vergleichseinrichtung, die Impulse mit einem, Impulsabtastver- ί hältnis erzeugt, das durch diesen, Vergleich, gesteuert wird. ! Der Bezugsp~egel,; dessen \Ferstellung die Nti;lleins?fee>llung liefertji"; wird vorzugsweise von dlem Spifezreamer-t- <äev- ÄufladekondeEcsatOir'- .*!:

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spannung abgeleitet, so daS langsame Änderungen im Aufladekreis in gleicher Welse den Bezugspegel und die Aufladewelle beeinflussen, - . ' ' -

Das erste und das zweite Signal können beispielsweise gleich sin Wt sin 0 bzw. sin (Jt cos 0 sein (das Glied sin tut tritt in beiden Produkten auf)„ Von dem ersten Produktsignal wird ein . weiteres Signal dös tu t sin 0 abgeleitet, das das Äquivalent des zielten Produktsignals darstellt, wobei die Sinus- und Kosinus-Füüktionen vertauscht sind. Das zweite Signal und das abgeleitete; Signal werden dann in der Weise miteinander verbunden, daß man sin (ω t + 0) erhält*

Ein wichtiges Merkmal der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht darin,, daS eines der Produktsignale« bei dem eine Sinus- oder Kosinus Komponente in eine Kosinus- bzw. Sinus-Komponente umgewandelt werden soll« sowohl in einer Integrier- j stufe als auch (über eine Inverterstufe) in eine Differenzier- j stufe eingegeben wird; die Ausgangssignale der Integrier- und ;

der Differenzierstufe werden danach addiert. Elektronikeinrichtun-

gen« die eine ^^-Phasenverschiebung bewirken« haben normaler- ! weise «tine AmplitudenSnderung des Ausgangssignals zur Folge, wenn sich die Frequenz ändert. Dies stellt einen beträchtlichen Nachteil dar, insbesondere bei einem 400 Hz-Versorgungsstrom eines ; Flugzeugs, der sich um mehr als 10# ändern kann. Wenn die ' 1 parallel geschalteten erfindungsgemäßen Integrier- und Differenzier stufen gleiche Zeitkonstanten aufweisen, sind die Einflüsse einer j

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Frequenzänderung auf die beiden Stufen entgegengerichtet, so daß die resultierende Amplitudenänderung sehr klein ist. "

■* -

Anhand der Zeichnungen wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher.erläutert. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die trigonometrischen Beziehungen sin A cos B + cos A sin B =» sin (A + B) verwendet. Die Schaltung könnte jedoch auch in der Weise ausgelegt werden, daß nur eine dieser beiden Beziehungen bzw. ein oder beide der Beziehungen cos A cos B + sin A sin B =» ,' cos (A -.B) zu verwenden sind. Es zeigen« -

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fign. 2 bis 5 Faltdiagramme von inFig. 1 enthaltenen Komponenten

Die drei Statorwicklungen eines Syhchrongebers (nicht dargestellt; liefern in Leitungen 10, 12 und 14 Signale, die die in der Zeichnung dargestellten Werte haben. Diese Signale werden an die Primärwicklungen zweier Transformatoren Tl und T2 angelegt. Da angenommen wurde, daß ein Synchrongeber die Eingangssignale liefert, ist das Glied L2 geschlossen, wodurch zwischen den Primärwicklungen der beiden Transformatoren eine Scott'sehe Verbindung hergestellt ist. Wenn'ein Synchronresolver vorgesehen wäre, wären das Glied L2^ geöffnet und das Glied Ll geschlossen,

In jedem Fall sind die Signale, die von den Enden der im Mittelpunkt angezapften Sekundärwicklung des Transformators Tl abgeleitet werden, gleich V, sinÜi t cos 0 bzw. - V₁ sinAJ t cos 0. Das eine Ende der Sekundärwicklung des Transfprmators T2 ist

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geerdet, und das andere Ende versorgt ein Potentiometer Pl,

V₁ dessen Abgreifer ein Signal liefert* das —=— sin Cü t sin 0

■ 2 darstellt.

Dieses Signal muß in cos «J t sin 0 umgewandelt werden,

d.h. aus sinCO t muß sin (tut - 90 ) = cos OJt gebildet werden. ,

l Wie bereits erwähnt, haben Jedoch herkömmliche Elektronikein-

riehtungen, die eine 90°-Phasenverschiebung liefern können, bei einer Frequenzabweichung eine Amplitudenänderung zur Folge.

V₁ . .

Eine Integrierstufe allein, die das Signal -w- sintOt sin 0 differenziert, ergäbe - 1 _____ cos Ci) t sin 0,

² U)T

worin T die Zeitkonstante der Integrierstufe darstellt.

Wenn die Frequenz tu um 10$ zunimmt, fällt die Amplitude des Ausgangssignals der Integrierstufe um 10$. In ähnlicher Weise würden die Inverter- und Differenzierstufen allein aus dem gleichen

V₁
Eingangssignal das Signal 2~(ύ ^{T oos} ^ * ^sin ^ ableiten, worin

T wiederum die Zeitkonstante der Differenzierstufe darstellt. In diesem Fall nimmt die Amplitude um 10$ zu, falls die Frequenz ! um 10$ abnimmt.

Dadurch,, daß die. Integrierstufe zu der Inverter- und Differenzierstufe parallel geschaltet wird und deren Ausgangssignale in einer nachgeschalteten Additionseinrichtung kombiniert werden, wird der Einfluß einer Frequenzabweichung auf die Amplitude erheblich verringert. Wenn die Zeitkonstante C für die Integrierstufe und die Differenzierstufe gleich ist, ändert sich, wie sich 'zeigen läßt, beiÜ5 = (ίώ ^Δ^Οο), die Amplitude des Ausgangssignals

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der Additionseinrichtung nSheinmgsweise um den Faktor 1 + * (AtO ο) ²

Wenn somit zu AlD _o = 10#ίύ_ο , hat diese lO^ige eine Amplitudenänderung von nur 1/2$ zur Folge.

Es wird nun wieder auf die. Zeichnung bezug genommen. Das Signal sin-(O t sin 0 vom Abgreifer des Potentiometers Pl wird zum einen an eine Integrierstufe 16, die ein, Ausgangssignal - ~ψ cos CO t sin 0 liefert, und zum anderen an eine Inverterstufe.l8 angelegt, der eine Differenzierstufe 20 nachgeschaltet ist. Die Differenzierstufe 20 liefert ein Ausgangssignal, das gleich -tu T cosyt sin 0 ist.

Die Ausgangssignale der Stufen Γβ und 20 werden jeweils an jeden von zwei Wien'schen Halbadditionsstufen 22 und 24 angelegt. Die Wien'sehen-Halbadditionsstufen werden anstelle von herkömmlichen Wid-erstands-Additionsschaltkreisen verwendet, um das Hochfrequent "Geräusch", das Differenziereinrichtungen besonders hervorzuheben pflegen, auszuschalten. In der Stufe 22 werden diese beiden Signale zu dem sinütft cos 0 - Signal des Transformators Tl und in der Stufe 24 zu dem - sinüj t cos 0 Signal des unteren Endes der Sekundärwicklung des Transformators Tl addiert.

Wie bereits gezeigt wurde, sind die Ausgangssignale der Stufen l6 und 20 gleici} .- cösiUS t sin 0, falls geeignete Skalenfaktoren addiert wefdenj 'das Ausgangssignal der Stjufe 22. ist somit die Summe aus sin0 t cos 0 und - cos(jit sin 0, also sin (üJ t ·- 0),

— 7 «. "

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• .'.· In der gleichen Weise ist das Ausgangs signal der Additionsstufe 24 gleich sin (U) t + 0). In Jedem Fall erhält man somit ein Signal, das durch Vergleich mit dem Rotoreingangssignal sin U) t ein Ausgfthgselgnal liefert, das den Rotorwinkel 0 darstellt. Die Signale (sintu t - 0) und sin (Ut + 0) könnten dazu verwendet werden, die gegenüberliegenden Eingänge eine.s bistabilen Elements und I dadurch Gatter zu steuern, die den Durchgang einer positiven oder

negativen Oleiohstromspannung erlauben, so daß. die Ausgangsspannung bezüglich Amplitude und Polarität die Amplitude und den Drehsinn des Winkels 0 darstellen würde. Dieses Signal würde fortschreitend von Null ° auf l8o° ansteigen, und dann auf den Wert zurückspringen, den es bei 0° hatte.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel war gefordert, daß das Ausgangssignal alle 45° zurückspringt. Zu diesem Zweck sind die Ausgänge der beiden Stufen 22 und 24 an Frequenzverdoppelungsstufen 26 bzw. 28 angeschlossen. Es versteht sich, daß in den resultierenden Ausdrücken der Ausgangssignale allein der Phasenwinkel der Rotoreingangsspannung verdoppelt wird, so daß die Ausgangssignale der Stufen 26 und 28 gleich sin ( 2<Ot - 0) und sin { 2fc) t + 0) sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Eingaagsfrequenz 400 Hz und somit die Frequenz der Ausgangssignale der Frequenzverdoppelungsstufen 26, 28 800 Hz. In der gleichen Weise wird die Frequenz dieser Signale durch die Frequenzverdoppelungsstufen 30 und 32 nochmals verdoppelt, wodurch man Aus- gangseignale einer Frequenz von l600 Hz, entsprechenden Ausdrücken sin (4ta t - 0) bzw. sin (4Wt + 0), erhält.

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Die Signale der Frequenzverdoppelungsstufen 30 und 52 gelengen zu Triggerstufen j54 und 36, die jedes Signal in einen Zug von ■ Impulsen von im wesentlichenRechtecksform umwandeln. Die Impulse der Triggerstufe _5*6> gelangen unmittelbar zu. einer Seite eines bistabilen Elements 38. Die.Impulse der Triggerstufe 37 werden zu erst in eine Stufe 40 eingegeben, die eine "Nulleinstellung" liefert, was die gleiche Wirkung hat, als ob der Rotor der - ' Synchronvorrichtung gedreht würde. Die Impulse dieser "Nulleinstellungsstufe" gelangen zur anderen Seite des bistabilen Elementijä 38. Die Signale der entgegengesetzten Ausgänge des bistabilen Elements steuern Schalter 42 und 44, die aus Feldeffekt-Transistoren bestehen. Der Schalter 42 empfängt positive Glelchstromspannung von der Bezügsgrößen- und Verstärkungseinstell-Stufe.

über einen Puffer 46. Der Schalter 44 empfängt das Ausgangssignal des Puffers 46 über eine Inverterstufe 48 und wird auf diese

Weise mit negativer Gleichstromspannung versorgt. Das Ausgangs-*' J signal der Schalter 4.2 und 44 gelangt durch einen Tiefpaßfilter 50 zu dem Ausgangspol 52. Wie bereits angedeutet, haben die. Ausgangssignale der Stufen 30 und 32 eine Sinuswellenform, deren ; Phase sich bei einer 45°-Drehung des Synchronrotors vollständig ändert. Dementsprechend springt die Ausgangsspannung am Pol 52 nach jeder 45°-Drehung des Synchronrotors zurück. Läßt man die zweite Frequenzverdoppelungseinrichtung weg, so, erhält man ein Ausgangssignal, das bei jeder 90° - Drehung zurückspringt.

Es wird nun auf die einzelnen Komponenten der Vorrichtung eingegangen. Die Integrierstufe 16 1st von herkömmlicher Bauart, bei der ein Kondensator in der Rüekkopplungsschleife um einen Ver-

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vorgesehen ist. Die Inverterstufe 18 ist ein herkömmlicher ί vertierender Verstärker, und die Differenzierstufe 20 ist ■■iüenfalls von herkömmlicher Bauart* bei der ein Reihenkondensator in der Eingangsleitung vorgesehen ist und eine Widerstands-RUokkopplungsverbindung mit der gleichen Eingangsleitung rückgekoppelt ist. Solche Schaltungen sind wohlbekannt. Die Wien'sehen Halbadditionsstufen sind ebenfalls von herkömmlicher Bauart» Die drei zu addierenden Ein-gangssignale gelangen durch eigene Kondensatoren an einen gemeinsamen Punkt, an dem außerdem der Rückkopplungs-Widerstand des Verstärkers angeschlossen ist. Zu dem Rüekkopplungswiderstand ist ein Kondensator parallel ge·^ schaltet.

Der Spannungsverdoppelungskreis, der in den Blöcken 26, 28, 30 und 32 der Fig. 1 verwendet wird, ist in Fig. 2 genau dargestellt. Der Transformator T3 und die Diode CRl und CR2 liefern eine Doppelweggleichrichtung des 400 c/s-Signals, und das gleichgerichtete Signal gelangt dann durch einen 800 c/s -Bandpassfilter, der von den Widerständen R26, R28 und R30 und den Kondensatoren Cl4 und Cl6 gebildet wird. Die Werte der Widerstände R26, R28 und R30 hängen von der Mittelfrequenz des Bandpassfilters ab. Der Kondensator Cl6 befindet sich in dem Rückkopplungskreis eines DifferentialVerstärkers Χβ integrierter Schaltweise, wie er unter der Bezeichnung Typ 7¹J-I erhältlich ist.

Die Triggerstufe bzw. der Nulldurchgangs-Detektor ist in Fig. 3 dargestellt. Er enthält einen Different!alverstärker XlO integrierter Schaltwe.lse, wie er unter der Bezeichnung Typ 709

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erti&ltlieh iat*. 'J^ß-'WtmUsm^^m^t^'Via^pST βΐηφ element®, die 'Jegliche Ieigtsg -der VferatSrfeeF; wlhfciiiä dag» .gansspaimwBgsüö©?giag®.» sQhKlngeii:» .ääeaolMklten.. Bin VeratHrfcer* wie er dargestellt-let* hat*'eine offene Verata^aueetfoftleif *» * ■.

so daß sich das Auagafigssign&X bei einer lingangsspöiiiiagsEad®i«rig von einem oder mehveven Millivolt von 'seinem vollen negativen Wert auf seinen vollen positiven Wert'"ändert. Der Kondensator . ' C24 und der Widerstand R46'läsen Jede ßleichstromkomponente von der vorhergehenden JteeqUenzrrerdoppelungsstufe,/ .und die an Widerstand R46 anliegende Spannung- ist'daher eine Sinuswell© die bezüglich 0¥ aymaetrleeh ist. Die Eiagangsimpedana des Differential verstärkern SlO ist s©tw hoöh₉ vma die an dem invertierenden Eingang' ajaliegenöe Spannung ist Of. Dementsprechend ist das Ausgangssignal des Differes.tLaIveretKrlcere;.X10 eine R^chteckwelle, die bei den MulldurciigaasspTOkten der Sinuswelle umkippt. Die übergänge der Sinustre-lle enthalten die gewünschte Phaseninformationο

Das bistabile Element .38 wnd die FeldeffelcfetraKsistor-Schalter sind in Fig.. 4 dargestellt. Das bistabile Element 28; enthält zwei quergekoppelte Transistoren Q5- und"Q7* zwei Eingangstransistoren Q5 und Qlö und'swei Avtsgangstranäistoren."Q2 und-Q9-« Der Transit stör Q3 emptMMgt sein Eingangasignal--unmittelbar .von der Triggerstufe 36° B®^ Transistor QlO empfängt s.ein Eihgangssignal von de^ Triggerstufe 3^ über die Nallfi2n8te3.lungse.tuf&- ^Q₉ die später;' beschrieben wird». Das Äusgangssignal äieser Nulleinstellungsstufe hat eine R0«sSiteokforBi_? die-gleich dem Ausgangssi®i-al der Triggerstufe..3^- ist_e &Q%»@n Pfess© $<säQ@h nm einen versteilbaren Betrag- ■·.

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verzögert ist»

Das Ausgangssignal des bistabilen Elements ist somit ein Impulszug mit einer Wiederholungsfrequenz von l600 Impuisen/sek. und einem Impulstastverhältnis, das von der Größe des Winkels 0 abhängt. Die Transistoren Q2 und Q9.an den Ausgängen des bistabi- j len Elements lösen zwei Feldeffekttransistpre,n QlJ und Q14 ab- |

weohseliid aus. Die Senkenelektrode des Transistors QlJ und die

1 Quelleiektrode des Transistors Ql4 sind mit dem einen Ende eines i gemeinsamen Lastwiderstandes B28 verbunden, und die Transistoren QlJ und Ql4,versorgen den Widerstand 82 mit einer Eingangswelle, die zwischen genau +1 Volt und -1 Volt hin- und herspringt, wobei das Impülstastverhältnis dieser Welle durch die Rotorstellung festgelegt wird. Die Spannungen für die Feldeffekttransistoren werden von den Differenfcialverstärkern XlJ, XI5 und XI6 abgeleitet. Der Verstärker XlJ weist eine 2enerdibde CR14 auf, die zwischen seinem nicht invertierenden Eingang und der Erde zwischengeschaltet ist, und der Schaltkreis bildet einen herkömmlichen Zener-Bezugskreis dar, bei dem ein Ausgangspotentiometep? RV4 ein verstellbares negatives Ausgangssignal liefert. Der Differentialverstärker XI5 bildet für dieses negative Ausgangssfcgnal einen Puffer, und der Differentialverstärker XI6 liefert das direkte positive Äquivalent zu diesem Ausgangssignal. Auf diese Weise werden die positiven und negativen Spannungsbezugslinien für die Feldeffekttransistor-Schalter gebildet. Die Differentialverstärker XI5 und XI6 sind von der Bauart, wie sie unter der Bezeichnung Typ 7^1 erhältlich sind.

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Der Widerstand r82 am Ausgang der beiden Feldeffekttransistor-Schalter ist mit seinem anderen Ende über den Widerstand R83 an den nicht invertierenden Eingang eines Typ 7^1-Differential-Verstärkers X17 angeschlossen. Ein Rückkopplungskondensator. C42 ist mit der.'Verbindungsstelle der Widerstände R82 und R83 verbunden, und ein Rückkopplungswiderstand R86 erstreckt sich zu dem invertierenden Eingang des Verstärkers. Die den Verstärker umgebenden Komponenten dienen dazu, die Gleichstromkomponente der Welle am vorderen Ende des Widerstands R82 auszufiltern.

Am Ausgang des Tiefpassfilters 50 erhält man eine Gleichstromspannung, die den Winkel 0 darstellt.

ι Die Nulleinstellstufe ist in Fig. 5 näher dargestellt. Die

Transistoren Ql, Q4, und QjS bilden einen Impulsgenerator, der jedesmal einen Impuls abgibt, wenn das Ausgangssignal der Triggeif· stufe J>k positiv wird. Der vom Transistor QjS abgegebene Impuls schaltet den Feldeffekttransistor Q12 kurzzeitig ein, um den Kondensator C37 zu entladen.~Die Spannung an der Basis des Transistors q8 wird durch die Zenerdiode CR12 gesteuert, und dieser Transistor liefert .einen konstanten Strom zum Aufladen des Kondensators C37· Dieser Strom erreicht den Kondensator C37 über den Transistor Qll/1. Die beiden Transistoren Qll/1 und Qll/2 j

j befinden sich in einer Packung und werden als Rücken an Rücken j

i angeordnete, sehr dicht abgestimmte Dioden verwendet. I

Die Spitzenspannung, die in dem Augenblick erreicht wird, beVor ^!>

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der Kondensator C37 durch den Transistor Q12 entladen wird, wird im Kondens-ator CT58 gespeichert, den sie über den Transistor Qll/2 erreicht. Die Spannung, die im Kondensator C38 gespeichert wird, ist eine Punktion der Versorgungsfrequenz und des Aufladestroms des Kondensators CJ7· Diese Spitzenspannung gelangt zu dem nicht invertierenden Eingang eines Typ 74l-DifferentialVerstärkers X12, dessen Ausgangssignal eine Gleichstromspannung ist, die gleich der am Kondensator CJ58 anliegenden Spannung ist. Ein einstellbarer Bruchteil dieser Spannung wird am Abgreifer des Potentiometers RV2, am Ausgang des Differentialverstärkers X12, abgenommen, und dem invertierenden Eingang des Typ 709-Differentialverstärkers Xl 4 zugeführt. Der nicht invertierende Eingang des Verstärkers Xl 4 ist am Kondensator CJ57 angeschlossen und empfängt die an diesen Kondensator anliegende Spannungsrampe. Wenn die am Kondensator CJ57 anliegende Spannung den Wert der Spannung am Abgreifer des Potentiometers HV2 erreicht, schaltet das Ausgangssignal des DifferentialVerstärkers Xl 4 um. Der Zeitpunkt des Umschaltens kann somit eingestellt werden, und die Einstellung ändert somit das Impulstastverhältnis am Ausgang des bistabilen Elements in genau der gleichen Weise, wie das durch eine Drehung des Synchronrotors erfolgen würde.

Dieses Verzögerungssystem hat gewisse Vorzüge. Zum einen fällt eine langsame Änderung des Konstantstroms-Ausgangssignals des Transistors q8 nicht ins Gewicht, da die vom Differentialverstärker X12 abgeleitete Spannung unmittelbar mit der am Kondensator C37 anliegenden Spannungsrampe in Beziehung steht. Vorausgesetzt, daß die Spannungsrampe linear verläuft, spielt ihre

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Steigung keine Rolle. Zum anderen 1st (falls das 400 c/s Eingangssignal langsam von der Nennfrequenz abweicht) der Zustand, der den Differentialverstärker Xl 4 veranlaßt umzuschalten» wiederum derart, daß die tatsächliche Verzögerung .'bezüglloh der

Phase unverändert bleibt.

Es sei noch einmal auf die Frequenzverdoppelungseinrichtung einge gangen. Diese Einrichtung ist besonders nützlich, wenn der gesamte interessierende Winkel niemals mehr al» ein kleiner Bruchteil von 36o°, abweichend von der Nullstellung, ist. Ein Beispiel hierfür ist die Anzeige des Anstellwinkels in einem Plugzeug. Das Frequenzverdoppelungsverfahren macht es möglich, die Winkelbewegung zu vergrößern, ohne Mehrpolsynchronmotoren oder Getriebe für Ein-Polpaar-Synchronmotoren zu verwenden oder das Ausgangssignal des elektronischen Resolvers zu verstärken. Im/tetzteren Fall würde das die Fehler gemeinsam mit dem Ausgangssignal verstärken und, was noch mehr ins Gewicht fällt, die Riffelung des Ausgangssignals vergrößern, was häufig nicht mehr annehmbar ist. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Frequenzverdoppelungsverfahren erleichtert das Glättungsproblem.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden Transformatoren in Scott'scher Schaltung verwendet. Es wäre ebenfalls möglich, Stern-Dreieck-Widerstandsnetze zu verwenden, dies würde jedoch der. Synchronmotor-Ausgangsleitungen einen Erdbezugs-Glelchstrom überlagern. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem Synchronresolverquellen verwendet werden, dienen die Transformatoren,

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.'die In Falle der SynchTonUbertrager in Scott'scher Verbindung
geschaltet sind« stattdessen als einfache Isollerungstransformatorww

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ORiGlMAL INSPECTED !

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Claims (1)

1. Patentanwälte 2018O6Q

   Dr. Ing.: H. No^ndank ■· Dipl. Ing. H.Hcvi-k • Dipl. Phys. W. 5.J^i¹Z

   ■ British Aircraft Corp. Ltd.

   Tel. 5 38 05 86

   Pall Mall ' 15. April 1970

   London,S.W. 1 / England . Akte: M-1112

   ^Patentansprüche

   .J Verfahren zum Anzeigen der Winkelverstellung des Rotors eines Synchrongeb'ers oder- Resolvers um eine Achse, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Synchrongeber bzw. -Resolver ein erstes und ein zweites Signal abgeleitet werden, die zwei verschiedene Produkte mit jeweils zwei Gliedern darstellen, von denen jeweils ein Glied eine Sinus- oder Kosinus-Punktion des eing.espei.ste 5 Winkels und das andere Glied die Sinusoder Kosinus-Punktion des Rotorwinkels ist, wobei eines der

   V- "

   Glieder in beiden Produkten auftritt, daß von dem ersten | Signal ein weiteres Signal abgeleitet wird, das das Äquivalent! des zweiten Signals darstellt, wobei jede Sinus- bzw. Kosinus-Funktion durch eine Kosinus-bzw. Sinus-Punktion des ent- \ sprechenden Winkels ersetzt ist, daß aus diesem abgeleiteten i dritten Signal durch Verbindung mit dem zweiten Signal ein : resultierendes Signal gebilde_ft wird,* das den Sinus- oder i Losinus der Summe oder der Differenz des eingespeisten Winkelsr und des Eotorwinkels darstellt, und daß das resultierende '

   mit dem entsprechenden Sinus oder Kosinus des einge-Winkels verglichen wird, um eine Anzeige des Rotor-

   winkels zu erhalten. ". . ■ ·

   BAD ORIGINAL-

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   2, Verfahren nach Anspruch I₁, dadurch gekennzeichnet, daß von --..-.. dem Synohrongeber bzw. »Resolver zwei Signale abgeleitet werden,,

   •von/denen das erste das Produkt aus dem: Sinus, des elnge- .- ■ speisten Winkels und dem Kosinus ,des Rotarwinkels und das ..zwel*- j .·. te das Produkt aus dem Sinus des eingespeisten. Winkels und -\ dem Sinus des Rotorwinkels darstellt* daß von dem zweiten . ; Signal ein weiteres Signal oder mehrere Signale abgeleitet/ ■...-'-■-'werden, das bzw* die das Produkt aus dem Kosinus des -einge-⁵ speisten Winkels und dem Sinus des Rotorwinkels darstellen, .'.-■ und daß aus dera abgeleiteten dritten Signal bzw* den abgeleite- -.■.-" ten dritten Signalen in Verbindung mit dem ersten Signal ^: ' ein resultierendes:: Signal gebildet wird, das den Sinus der .'"-.'.' ; ..Summe oder der Differenz des eingespeisten Winkels und/des ; ■_:.-. Rotorwinkels darstellt/, ^ · / '

   3. Verfahren iiaoh Anspruch 1 oder '2, dadurch gekennzeichnet, - . daß das dritte Signal dadurch gebildet wird, daß ein Signal, . das gleich dem Produkt aus dem Sinus des/Rotorviinkels und_: dem / Sinus des eingespeisten Winkels/st, einerseits an_: eine -Inte-· grierstufe und andererseits an eine Inverterstufej, der eine ;

   ; Differenzierstufe nachgeschaltet ist, angelfegt wird* wobei ::-.-.'

   diese Stufen zwei Signale erzeugen, die verschiedene' Funktionen. : des Produkts äii,3-dem Sinus des Rotorwinkels und dem Kosinus , / '. ■" ■ / -dos eingespeisten Kinkels dar-stellen.^.'una- daß' au^:i diesen beiden ': Signalen in Vorlsindurig mit ©inem ßi^ual* ;d.as der:s Produkt z&ns .'.- !■ dem. Kosinus; des Rotorwinkels und dem üirrus äos -elii^espeiGueii ^:

   -'■ ■ W-ln&o!"' proportioriäl ist, -daö resultiersxide Signal gebil=.ie./. / ■ ,^: ■ wird. "^: - ' '.- ■;.- " ■-' ■ ■ ■- .'.·;'■ "- ■.-. -; .■/.-■ ■"

   ^:'^[" -■''■'-■'.- -':---■■■·;. - ■ /■ Γ BAD ORlGSMAL

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   4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß das Signal, das gleich dem Sinus oder Kosinus der Summe oder der Differenz des eingespeisten Winkels und des Rotorwinkels ist, in wenigstens eine Frequenzverdoppelungsstufe eingegeben wird, wodurch man ein Signal erhält, das gleich de.n Sinus der Summe oder der Differenz des Rotorwinkels und : zweimal des eingespeisten Winkels ist, und ein Zurückspringen des Ausgangssignals bei der Hälfte einer Winkeländerung, die vor der Frequenzverdoppelungsstufe ein Zurückspringen des Aiisgangssignals bewirkt, verursacht wird.

   ... Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrich- ^: tung, die von dem Synchrongeber bzw«,-Resolver ein erstes und ein zweites Signal ableitet, das zwei verschiedene Produkte aus einer Sinus·» oder Ko sinus funkt ion des eingespeisten Winkels und der Sinus- oder Kosinusfunktion darstellen, wobei eines der Glieder in .beiden Produkten auftritt, eine Einrichtung (lo, IS₄, 20) die von dem ersten Signal ein weiteres Produkt ableitet, das das Äquivalent des zweiten Signals darstellt, wobei die Sinusfunktion durch eine Kosinusfunktion des gleichen Winkels und die Kosinusfunktion durch eine Sinusfunktion ersetzt wird, eine Additionseinrichtung (22, 24) die aus dem dritten Signal in Verbindung mit dem zweiten Signal ein resultierendes Signal bildet ₉ das den Sinus oder Kosinus der Summe oder Dof'ferenz des eingespeisten Winkels und des Rotorwinkels darstellt, und eine Vergleichs einrichtung (;>8, 42, 44), die' das resultierende Signal mit dem entsprechenden Sinus oder :

   - 19 ~ !

   BADORIGfNAL

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   i Kosinus des eingespeisten Winkels vergleicht und ein

   elektrisches Signal erzeugt, das den Rotorwinkel darstellt·, -j

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5, die auf die Signale eines Synchrongebers anspricht, gekennzeichnet durch einen in Scott'scher Verbindung geschalteten Transformator (Ti, T2), der die Produktsignale ableitet.

   7· Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Integrierstufe (l6), die eines der Produktsignale empfängt, eine Inverterstufe (18), die das gleiche Produktsignal empfängt, eine Differenzierstufe (20), die am Ausgang der Inverterstufe angeschlossen ist, und eine Additionseinriehtung (22, 24), die die Ausgangssignale der Integrierstufe und der Differenzierstufe addiert.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Additionseinrichtung (22, 24) zu der Summe der beiden Signale das zweite der Produktsignale addiert.

   9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch wenigstens eine Frequenzverdoppelungsstufe (26, 28, 30, 32), die das resultierende Signal empfängt, das gleich dem Sinus oder Kosinus der Summe oder Differenz des eingespeisten Winkels und des Rotorwinkels ist.

   10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge- ^: kennzeichnet, daß das dritte Signal getrennt mit dem einmal

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   mit positiven wsd einmal äiit negativenVorzeichen versehenen zweiten Signal kombiniert wird, xita awel resultierende Sigtta zu erhalten, die den Sinus oder Kosinus der Summe bzw. der Differenz des eingespeisten Winicels und des Rotorwinkels darstellen;, und daß ein bimtabiles Element (J8) VOrgeseheö, ist, das in Abhängigkeit von den beiden resuitierenden Signalen ein Impulssignal ableitet, dessen Impülsabtast-« verhältnis den Rotorwinkel darstellt.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das bistabile Element 08) zwei Feldeffekttransistoren \ (42, 44)steuert, von denen der eine ei» positives und der andere ein negatives Signal an eine Ausgangsleitung abgibt·

   12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

   daß das positive und das negative Signal über einen Tiefpass Filter (50) an einen Äusgangspol (52) abgegeben werden.

   IJ. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15> gekenn-

   zeichnet durch eine liulXeinstellstufe (40)_f- die in der Eingangsleitung der einen Seite des bistabilen Elements (38) angeordnet ist. *

   14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Nulleinstellstufe (Fig. 5) einen impulsgenerator (Ql, 0,4, 0,6), der das resultierende Signal empfängt und bei jedem Zyklus der Versorgungsfrequenz mit einer vom Rotorwinkel abhängenden Phase einen Impuls erzeugt, einen Konden-. - 21 -

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   -.— -■--■·--· 2fH806Ch

   sator (C37) und einen Aufladekreis ((!β, CR12) für den Kondensator, einen Entladekreis (0,6, Q12) für den Kondensator, der von dem Impulsgenerator gesteuert wird, so daß der Aufladezyklus des Kondensators mit dem Betrieb des Impulsgenerators synchronisiert ist, und eine Vergleichseinrichtuna,· die den Spannungspegel am Kondensator mit einem verstell- · ;

   barai Bezugspegel vergleicht und einen Impulszug erzeugt, !' dessen Impulsab'tastverhältnis von der Beziehung zwischen den beiden verglichenen Signalen gesteuert wird, wodurch die ^j NuIIeinsteilung der Vorrichtung durch die Verstellung des

   ! Bezugspegels bewirkt wird, aufweist. I

   15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß· j

   der Bezugspegel von einem Potentiometer (R, V2) abgeleitet ' wird, dessen Versorgungsspannung von dem Aufladekreis des ; Kondensators (C57) abgeleitet wird, wodurch verhindert wird, daß Änderungen des Kondensator-Aufladestroms die Nulleinstellung beeinflussen.

   16. Vorrichtung nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannung für das Potentiometer (R V2) von einem weiteren Kondensator (CJ58) geliefert wird, der auf j die Spitzenspannung des ersten Kondensators (C37) aufgeladen wird.

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