DE2102981C3

DE2102981C3 - Schaltungsanordnung zur Umformung eines Drehwinkels in eine proportionale Gleichspannung

Info

Publication number: DE2102981C3
Application number: DE2102981A
Authority: DE
Inventors: Serge Le Plessis Pate Fergant; Georges Goussainville Levasseur
Original assignee: CIT Compagnie Industrielle des Telecommunications SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1970-01-23
Filing date: 1971-01-22
Publication date: 1973-12-13
Also published as: GB1307793A; NL7100932A; DE2102981A1; BE761516A; DE2102981B2

Description

a) eine Codierstufe (11), deren Eingang die drei Rotorausgangssignale (A, B, C) und eine Bezugswechselspannung (U₀) empfängt und an deren Ausgang drei erste logische Signale (α, b, c) mit derartigen Polaritäten abgreifbar sind, daß deren Kombination einen Sextanten (S) des Rotordrehwinkels (α) festlegt;

b) eine der Codierstufe (11) nachgeschaltete erste logische Schaltung (13), welche in Abhängigkeit von den drei ersten logischen Signalen (α, b, c) sechs Indikatorsignale (F₀, F₁, F₂, F₃, F₄, F₅) zur Markierung des Sextanten des Rotordreh winkeis (α) liefert;

c) einen von den Indikatorsignalen gesteuerten Spannungsstufengenerator (14), der an seinem Ausgang für jeden von den Indikatorsignalen markierten Sextanten eine andere Gleichspannung (F₁) liefert:

d) eine von den Indikatorsignalen und den Rotorausgangssignalen beaufschlagte zweite logische Schaltung (16), an deren Ausgang eine Wechselspannung (U_e) abgreifbar ist, welche gegen die Bezugswechselspannung um einen bestimmten Phasenwinkel (Θ) versetzt ist, der dem Ausschlag des Rotordrehwinkels innerhalb seines Sextanten entspricht;

e) eine Phasenmeßstufe (17), welcher am Eingang die Ausgangsspannung (U₀) der zweiten logischen Schaltung (.16) und die Bezugswechselspannung (U₀) zugeführt sind und an deren Ausgang eine dem besagten Phasenwinkel (0) proportionale Gleichspannung (K₂) abgreifbar ist;

f) eine Summierstufe (18), in welcher die den Sextanten des Rotordrehwinkels markierende Gleichspannung und die dem besagten Phasenwinkel entsprechende Gleichspannung zu einer den Rotordrehwinkel darstellenden Gleichspannung (V) addiert werden.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite logische Schaltung (16) folgende Merkmale aufweist:

g) eine erste Auswahlschaltung (61, 62, 63, K₆, K₁, K₈), welche unter Steuerung durch die Indikatorsignale (F₀ bis F₅) wahlweise eines der drei Rotorausgangssignale (A, B, C) durchläßt;

h) einen Phasenschieber (64,65,66, K₉, K₁₀), der unter Steuerung durch die Indikatorsignale das von der ersten Auswahlschaltung durchgelassene Rotorausgangssignal wahlweise voreitend oder nacheilend um 90° phasenverdreht;

i) eine zweite Auswahlschaltung (K_n bis K₅), die unter Steuerung durch die Indikatorsignale wahlweise eines der sechs möglichen und durch den Faktor fl dividierten Differenzsignale zwischen zweien der drei Rotorausgangssignale durchläßt;

j) eine solche Steuerung der beiden Auswahlschaltungen und des Phasenschiebers durch die Indikatorsignale, daß die an einem Summierverstärker (70) gebildete vckioriello Summe der Ausgangssignale des Phasenschiebers und der zweiten Auswahlschaltung (±j U₁ und U₄) gegenüber der Bezugswechselspannung (U₀) um den besagten Phasenwinkel ((-)) versetzt ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber aus einer 90°-Phasendreheinrichtung (64) und einem nachgeschalteten Inverter (65) besteht, der mittels einer von Indikatorsignalen (F₀, F₂, F₄) gesteuerten Schalteinrichtung (K₉, K₁₀) wahlweise überbrückbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Auswahlschaltung sechs Differentialverstärker (A₀ bis /I₅; enthält, deren jeder jeweils zwei der Rotorausgangssignale (A, B, C) empfängt und deren jedem ein von einem gesonderten Indikatorsignal (F₀ bis F₅) steuerbarer Schalter (K₀ bis K₅) nachgeschaltet ist.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Umformung der Winkelstellung des Rotors einer Synchronmaschine mit drei gegeneinander, jeweils um 120° versetzten Rotorwicklungen in eine dem Rotordrehwinkel proportionale Gleichspannung, wobei die Winkelstellung aus den drei an den Rotorwicklungen abgreifbaren Wechselspannungen abgeleitet wird, die als Rotorausgangssignale jeweils eine Phasenverschiebung von 120° gegeneinander aufweisen. Das vorgesehene Anwendungsgebiet der Erfin-

dung ist eine Analogrechner, in welchem der Drehwinkel einer Synchronmaschine ein Parameter ist, der in die Rechnung eingeht.

Bei einer Synchronmaschine der obengenannten Art kann der die Rotorwicklungen erregende Stator mit einem Wechselstrom von beispielsweise 400 Hz gespeist werden. Wenn der Rotor einer Empfangsmaschine derselben Konstruktion durch Ströme gespeist wird, welche über drei Leiter von drei Klemmen einer Synchronübertragungsmaschine abgenommen werden, stellt sich der Rotor der Empfangsmaschine elektrisch gemäß der Drehung der Ubertragungsmaschineein. Um beim Empfang eine zum Drehwinkel der Ubertragungsmaschine proportionale Gleichspannung zu erhalten, genügt es, durch den Rotor der Empfangsmaschine den Läufer eines Präzisionspotentiometers anzutreiben. Auf diese Weise läßt sich jedoch nur eine mittelmäßige Genauigkeit erreichen, denn eine Synchronempfangsmaschine besitzt ein sehr schwaches Moment, und das geringste Widcr-Standsmoment verhindert, daß die theoretisch exakte Einstellung erreicht wird. Die Genauigkeit einer solchen Einstellung ist somit auf beispielsweise +2" begrenzt, was für zahlreiche Fälle unzureichend ist.

Es ist bekunnt, diesem Nachteil durch eine Riegelvorrichtung abzuhelfen. Die Empfungsmaschine kann nämlich unter günstigen Voraussetzungen ein leichtes Visier mitführen, auf welchem eine lokale Regelantriebseinrichtung das Steuerorgan, beispielsweise den Potentiometerläufer, einstellt. Eine solche Einrichtung, welche eine Genauigkeit von ±0,5" liefert, entspricht der heute üblichen Praxis.

Eine dernrtige Einrichtung besitzt jedoch Nachteile, insbesondere ist sie verhältnismäßig schwer und beansprucht verhältnismäßig viel Platz. Beispielsweise ist in einem Schiff, in welchem zur Auswertung der durch ein Echolot gegebenen Resultate eine Korrektur der Schiffsgeschwindigkeit erforderlich wird, ein Meßwert diese· Geschwindigkeit auf der Kommandobrücke in Form eines Drehwinkels einer Synchronmaschine verfügbar, welche durch den Fahrtmesser angetrieben wird. Da der dem Echolot zuge-Oi dnete Rechner in einem engen Stauraum des Schiffes untergebracht werden muß, ist es erwünscht, zur Umformung des Drehwinkels der Synchronmaschine in eine proportionale Gleichspannung eine platzsparende Einrichtung vorzusehen.

hs ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Umwandlung eines Drehwinkels in eine proportionale Gleichspannung auf rein elektrische Weise durchzuführen, weil man elektrische Schaltungsanordnungen mit wc-.t kleineren Abmessungen auslegen kann als bewegliche mechanische Teile.

Ausgehend von einer Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe errindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmals gelöst:

a) eine Codierstufe, deren Eingang die drei Rotorausgangssignale und eine Bezugswechselspannung empfängt und an deren Ausgang drei erste logische Signale mit derartigen Polaritäten abgreifbar sind, daß deren Kombination einen Sextanten des Rotordreh winkeis festlegt;

b) eine der Codierstufe nachgeschaltete erste logische Schaltung, welche in Abhängigkeit von den drei ersten logischen Signalen sechs Indikatorsignale zur Markierung des Sextanten des Rotordrehwinkels liefert;

c) einen von den Indikatorsignalen gesteuerten Spannungsstufengenerator, der an seinem Ausgang für jeden von den Indikatorsignalen markierten Sextanten eine andere Gleichspannung liefert;

d) eine von den Indikatorsignalen und den Rotorausgangssignalen beaufschlagte zweite logische Schaltung, an deren Ausgang eine Wechselspannung abgreifbar ist, welche gegen die Bezugswechselspannung um einen bestimmten Phasenwinkel versetzt ist, der dem Aufschlag des Rotordrehwinkels innerhalb seines Sextanten entspricht;

e) eine Phasenmeßstufe, welcher am Eingang die Ausgangsspannung der zweiten logischen Schaltung und die Bezugswechsclspannung zugeführt sind, und an deren Ausgang eine dem besagten Phasenwinkel proportionale Gleichspannung abgreifbar ist;

Γ) eine SummiersU'fe, in welcher die den Sextanten des Rotordrehwinkels markierende Gleichspannung und die dem besagten Phasenwinkel entsprechende Gleichspannung zu einer den Rotordrehwinkel darstellenden Gleichspannung addiert werden,

Bei der Erfindung wird der umzuformende Winkel durch zwei Summanden dargestellt: u = S · 60^r + (-). Dabei ist S eine ganze Zahl zwischen 0 und 5. Der ganze Kreis wird also in sechs Sextanten unterteilt, so daß ein Maß für den Winkel </ aus der Ordnungszahl des Sextanten S und einem überlauf (-) gebildet ίο ist.

Das erfindungsgemäße Prinzip besteht darin, durch .Vergleich von drei Wechselspannungen, welche durch paarweise Kombination der Klemmen einer Synchronmaschine erhalten werden, logische Signale abzuleiten, mit denen der Sextant des Rotordrehwinkels definiert werden kann. Diese Definition übernimmt die erste logische Schaltung. Im Spannungsstufengenerator wird dann entsprechend der vorgenommenen Definition ein dem Wert S proportionales Glcich-Spannungsniveau eingestellt. Gleichzeitig wird mittels der zweiten logischen Schaltung und der Phasenmeßstufe eine Gleichspannung erzeugt, die dem überlauf Θ, d. h. dein genauen Ausschlag des Rotordrehwinkels innerhalb des definierten Sextanten S, proportional ist. Durch Addition beider Gleichspannungen wird dann das dem gesamten Rotordrehwinkel proportionale Ausgangssignal gewonnen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung enthält die zweite logische Schaltung eine erste Auswahlschaltung, welche wahlweise eines der drei Rotorausgangssignale durchlaßt, sowie einen Phasenschieber, der das von der ersten Auswahlschaltung durchgelassene Rotorausgangssignal wahlweise voreilend oder nacheilend um 90° phasenverdreht, und schließlieh eine zweite Auswahlschaltung, die wahlweise eines der sechs möglichen und durch den Faktor *[7> dividierten Differenzsignale zwischen zweien der drei Rotorausgangssignale durchläßt. Die Indikatorsignale der ersten logischen Schaltung bestimmen dabei, welche Signale von den Auswahlschaltungen jeweils durchgelassen werden und in welcher Richtung die Phasendrehung des Phasenschiebers erfolgt.

Die Steuerung der Auswahlschaltungen und des Phasenschiebers erfolgt dabei durch die Indikatorsignale derart, daß die vektorielle Summe der Ausgangssignale des Phasenschiebers und der zweiten Auswahlschaltung gegenüber der Bezugswechselspannung um den besagten Phasenwinkel (d. h. um den Teilwinkel Θ) versetzt ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen erläutert.

F i g. 1 zeigt den in Sextanten unterteilten Kreis mit einem beispielsweise im Sextanten 3 dargestellten Winkel a;

F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild der gesamten erfindungsgemäG^n Schaltungsanordnung;

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild der crfindungsgemüßen Codierstufe;

F i g. 4 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen ersten logischen Schaltung;

F i g. 5 zeigt ein Blockschaltbild der ernndungsgemäßen zweiten logischen Schaltung;

F i g. 6 veranschaulicht in einem Vektordiagramm ⁶S die Bildung der der Phasenmeßstufe zugeführten phasenversetzten Wechselspannung,

Wie in F i g. 1 gezeigt, lassen sich auf dem Bezugskreis sechs Sextanten unterscheiden, welche mit 0 bis 5

numeriert sind. Ein Winkel «, wie er in der F i g. I angegeben ist. wird durch die Summe einer ganzen Anzahl von Sextanten S = s ■ 60 mit s = 3 und einem überlauf (-) gebildet, so daß sich u = s · 60 + (-> ergibt.

Gemäß der Darstellung der Fig. 2 liefert eine Synchronmaschine 10 mit drei auf 120' angeordneten Rotorwicklungen, welche beispielsweise mit einer Frequenz von 400 Hz durch einen nicht dargestellten Stator gespeist wird, auf drei Ausgangsklemmen P. Q, R drei Wechselspannungcn T,, T₂, 7',. aus welchen drei einphasige Spannungen /I, ß, C entnommen werden,

A zwischen T, und T,,
ß zwischen T, und T₂,
C zwischen 7'₂ und T₁,

wobei A, B, C jeweils folgende Werte darstellen:

/I = K sin κ B=K sin (.< + 120 )

C = K sin(.i + 240") mit K = E₀ cos < >f.

Es läßt sich ebenso schreiben:

-A = K sin(« - 180")
- ß = K sin (»i - 60°)
-C= K sin (-ι + 60")

Unter Verwendung einer Bezugsphase 12, welche durch das Netz mit 400 Hz geliefert wird, ergibt die durch einen Komparator 11 durchgeführte synchrone Abtastung durch eine Anordnung, welche unten in der F i g. 3 beschrieber, wird, jeweils logische Signale a, b, c, deren Polarität + oder - gemäß dem Wert von s in Übereinstimmung mit der folgenden Tabelle wechselt:

3
4
5

Mit diesen drei Signalen a, b, c bildet eine Logik 13 sechs logische Funktionen F₀, F₁,... F₅. von denen eine einzige in dem Sextanten mit demselben Index gleich 0 ist und die fünf anderen gleich 1 sind: beispielsweise im Sextanten 0, F₀ = 0, F, = F₂ ... F₅ = 1, usw. Der Aufbau der Loeik 13 wird unten beschrieben (vgl. Fig. 4).

Jede der Funktionen F₀.. .F₅ wird einerseits in einem Spannungsstufengenerator 14 empfangen, welcher durch eine Bezugsgleichspannung 15 gespeist wird. Der Generator 14 liefert eine Spannungsskala V₁ = KS, wobei K eine ganze Zahl ist, welche zum Wert den Index der Spannung F hat, welcher gleich Null ist.

Eine Logik 16 empfängt einerseits die sinusförmigen Größen A, B, C. andererseits die Funktionen F und liefert am Ausgang eine Wechselspannung U. welche mit der Bezugswechselspannung U₀ einen Winkel (-) bildet. Die Spannung U_e und die Spannung U₀. welche von der Bezugsquelle 12 mit 400Hz kommt, sind an ein Phasenmeßgerät 17 geführt, welches andererseits die Bezugsspannung mit 4(X) Hz U₀ empfängt, welche von einer Quelle 12' kommt und am Ausgang eine Gleichspannung V₂ = K ■ θ liefert.

Ein Summationsorgan 18, welches die Gleichspannungen Vl und V 2 empfängt, liefert auf einer

ίο Ausgangsklemmc 19 die Spannung V, welche gesucht ist:

V= K(a- 60° + (-))= K-ii.-

Die Logik 16 wird unter Bezug auf die F i g. 5 beschrieben. Das Phasenmeßgerät 17 ist ein beliebiges bekanntes Gerät. Beispielsweise können die Spannungen in logische Signale umgeformt werden, welche durch Klassiergeräte kalibriert sind und einer exklusiven ODER-Schaltung zugeführt werden, welche am Ausgang Rechteckimpulse liefert, die eine zur Phasenverschiebung (-> proportionale Breite besitzen. Ein mit der exklusiven ODER-Schaltung in Reihe geschalteter Integrator liefert eine zum Winkel (-) proportionale Gleichspannung.

In derselben Weise kann die Summationseinrichtung 18 eine beliebige bekannte Einrichtung sein.

Es ist unnötig, diese bekannten Organe im Detail zu beschreiben, weil dadurch die Beschreibung unnötig verlängert würde.

Gemäß der Darstellung in der Fig. 3 umfaßt der Komparator 11 am Eingang drei Trenntransformatoren 21, 22. 23, deren Primärwicklung jeweils zwischen die Klemmen der Synchronmaschine T₁ und T, (Größe A), T, und T₂ (Größe ß), T₂ und T₁ (Größe C) geschaltet ist.

Ein vierter Transformator 20 mit Klemmen T_n. T_n empfängt eine Bezugsspannung mit 400 Hz U_n. Die vier Transformatoren haben ihre unsymmetrischen Sekundärwicklungen mit einer Klemme an Masse und besitzen jeweils eine Ausgangsklemme f_n. /,. r₂. i_t. Auf (₀ wird eine Bezugsspannung E_n empfangen, r, liefert E₀ sin«. (₂ liefert E_n sin (n 4- 120°), r, liefert E₀ sin in + 240").

Diese vier Spannungen werden jeweils durch vier Klassiergeräte 24. 25. 26. 27 in Rechteckwellcn umgeformt. Die Ausgänge der Klassiergeräte 25. 26. 27 sind jeweils mit dem Eingang »Signal« der bistabilen Kippstufen 30.31. 32. verbunden. Diese drd bistabilen Kippstufen 30. 31. 32 haben eine Steuerung »Freigäbe«, welche mit dem Ausgang einer monostabilen Kippstufe 29 parallel geschaltet ist, die einer monostabilen Kippstufe 28 nachgeschaltet ist, welche durch den Ausgang des Klassiergerätes 24 beaufschlagt wird Für eine Speisung mit 400 Hz hat die monostabil« Kippstufe 28 eine Relaxationszeit in der Größen Ordnung von 600 as. wahrend die monostabile Kipp stufe 29 eine Relaxationszeit in der Größenordnung von 50 μ5 aufweist.

Die bistabilen Kippstufen 30,31, 32 liefern am Aus gang jeweils die logischen Signale a, b, c.

Die Arbeitsweise der Einrichtung ist folgende:
Die monostabile Kippstufe 28. welche eine positiv Flanke aufweist, welche aus dem Klassiergerät 2 beim Durchgang der Spannung E durch Null komm bringt die Kippstufe 29 zum Rückkippen: Die Kipp stufe 29 liefert daher einen Rechteckimpuls, desse Dauer sich zwischen dem Zeitpunkt 600 und 650 1, nach dem Durchgang der Bezugsspannung erstreck

J. h. den Zcitpunkl 625 y.s symmetrisch einrahmt, welcher bei 4001 Iz T 4 darstellt. Dies bedeutet. ¹SM die logischen Signale a. h. e. im Bereich des Durchgangs durch das Maximum der entsprechenden sinusförmigen Spannungen abgenommen werden.

Gemäß der Darstellung in der !·" i g. 4 ist die Logik 13 in folgender Weise aufgebaut:

Die Signale </, h. c kommen auf drei Klemmen an. die jeweils mit u, h. c bezeichnet sind und die auf sechs Zweige parallel vervielfacht sind, welche jeweils am Ausgang die Funktionen liefern:

	= a · h ■ e	für	den	Zweig O.
/■>	*= a ■ h ■ c*	für	den	Zweig I.
F,	**= a '■ c ■ h***	für	den	Zweig 2.
F₁	*=■- ii ■ h ■ c*	für	den	Zweig 3.
F₄	— h t cn	für	den	Zweig 4.
	= ach	für	den	Zweig?.

Unter Bezugnahme auf die obige Tabelle und mit der Vereinbarung I=I.-=⁰ ergibt sich für den Sextanten 0

F₀ = 0 und F₁ ... F₅ = 1

und für den Sextanten I

F_x = 0 und F„. F₁ ... F₅ = I und so fort.

Der Zweig 0 umfaßt eine logische ODkR-Schaltung41. welche ο und h aufnimmt, und eine logische UND-Schaltung 42. welche c aufnimmt, und den Ausgang von 41.

Der Zweig 1 enthält eine UND-Schaltung 43. wclehe α an ihren zwei Eingängen aufnimmt, und eine UND-Schaltung 44. welche b und c aufnimmt, und den Ausgang von 43.

Der Zweig 2 umfaßt eine ODER-Schaltung 45. welche α und c aufnimmt, und eine DND-Schallung 46. welche h aufnimmt, und den Ausgang von 45.

Der Zweig umfaßt eine UND-Schaltung 47, welcher auf ihren beiden Eingängen aufnimmt, und eine UND-Schaltung48, welche α und h aufnimmt, und den Ausgang von 47.

Der Zweig 4 umfaßt eine ODER-Schaltung 49. welche/) und c aufnimmt, und eine U N D-Schaltung 50, welche α aufnimmt, und den Ausgang von 49.

Der Zweig 5 umfaßt eine UND-Schaltung 51, wcl- che b auf ihren beiden Eingängen aufnimmt, und eine UND-Schaltung 52, welche α und c aufnimmt, und den Ausgang von 51.

F i g. 5 zeigt denjenigen Teil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, der aus den vom Rotor abgegriffenen Wechselspannungen und den logischen Funktionen F₀ bis F₅ eine Wechselspannung U_e bildet, die gegenüber der Bezugswechselspannung U₀ um den Phasenwinkel θ versetzt ist. Wie das Vektordiagramm der F i g. 6 zeigt, wird diese an das Phasenmeßgerät 17 (F i g. 2) angelegte Wechselspannung U_e durch Vektoraddition einer Wechselspannung ±jU_x und einer Wechselspannung U₄ erzielt.

Die Größe U₁ ist wahlweise einer der Werte A, B, C, der in Abhängigkeit von dem definierten Sextanten S über einen der drei Kontakte K₆, K₇ und K₈ weitergegeben wird. K₆ wird durch den Ausgang einer UND-Schaltung 61 gesteuert, die von den Funktionen F₀ und F₃ beaufschlagt wird. K₁ wird durch eine UND-Schaltung 62 gesteuert, die F, und F₄ empfängt, und K₈ wird durch eine UND-Schaltung 63 gesteuert, welche F₂ und F₅ empfängt. Das bei e_x erzielte Signal U, wird durch eine Schaltung 64 um 90 phasenverschoben.

Für die Sextanten I. 3 und 5 muß die Phase des erzielten Signals U, umgekehrt sein. Diese Phasenumkehrung erfolgt durch eine mit der Schaltung 64 in Reihe liegende Inverterschaltung 65. die im Falle

ίο der Sextanten 1. 3 und 5 durch ein Relais eingefügt wird, dessen Arbeitskontakt K,, am Ausgang der Schaltung 65 und dessen Ruhekontakt K,„ am Eingang der Schaltung 65 liegt. Dieses Relais wird durch das Ausgangssignal einer UND-Schaltung 66 gesteuert.

welche die Funktionen F₀, F₂ und F₄ empfängt.

An der gemeinsamen Verbindung der Kontakte K₉ und K₁₀ wird die Größe ^jU_x erzielt, die über einen Widerstand 67 auf den Eingang C₄ eines Verstärkers 70 gegeben wird.

Die Größe U₄ wird aus der Differenz zwischen zweien der Signale A. B und C erzielt, die durch sechs Verstärker /I₀ bis As, mit zwei Eingängen gebildet werden. Die Eingänge sind mit jeweils C₂ und c, bezeichnet. /I₁₁ empfängt B und C: A_x empfängt A und C:

A₁ empfängt A und ß: /i, empfängt B und C: /I₄ empfängt A und C; /I₅ empfängt A und B.

Der Ausgang jedes Verstärkers liegt in Reihe mit einem Ruhekontakt K₀ ... K₅. der durch die Funktionen F₀ ... F₅ betätigt wird. Dieser Kontakt wird jeweils dann geschlossen, wenn die ihn steuernde Funktion F den Wert Null hat. Die gemeinsame Verbindung der Kontakte K₀ bis K₅ ist über einen Widerstand 68 mit dem Eingang t>₄ des Verstärkers 70 verbunden. Der Eingang e₄ liegt über einen Kondensator 69 an Masse, um Oberwellen zu unterdrücken, die in den genannten Signalep auftreten können.

Das Schema nach F i g. 5 ist symbolisch aufzufassen, in Wirklichkeit sind die Schalter elektronische, aus integrierten Schaltungen aufgebaute Bausteine.

Im folgenden sei die Wirkungsweise der in F i g. 5 gezeigten logischen Schaltung erläutert:

An den Eingängen A. B und C erscheinen drei Wechselspannungen:

A = II sin u

B = H sin(« + 120 )

C = H sin (,( + 240 )

Die Größe H ist hierbei gleichbedeutend mit E₀ -cos int. Eine der Spannungen A, B und C wird jeweils als Größe U₁ ausgewählt, während die beiden anderen Spannungen die Größen U₂ und U, darstellen. Es soll nun für U₄ eine Wechselspannung erzeugt werden, die zu cos (-) proportional ist:

U₄. = E₀- cos ο t ■ cos Θ

Eine solche Wechselspannung kann man erhalten wenn man die Differenz aus U₂ und U₃ bildet. U₇ läßt sich in folgender Form schreiben:

U₂ = -E₀- cosf.f - sin β - -L cos (-) 1

6s U₃ läßt sich in folgender Form schreiben:

[1 1Γ3 η

- sin (-) + — cos θ .

309 650/37;

In der Differenz U₂ -- U, wird das Element sin (■) liminicrl. Man kann also ein die obigen Voraus- :t/.ungcn nrfüUcnucs U₄ erhalten:

U, - U, „

, , ³ = £,, ■ cos.

COS <-) .

t',, c₂ und c, gelegt werden, wie es die nachstehende Tabelle zeigt:

Ein solches U, erscheint am gemeinsamen Ausgang .ler Schalter K₁, bis K₅ der Schaltung nach H i g. 5.

Wenn man die Phase des Signals U₁ um 90 dreht. erhält man:

/1', -- L·,, sin >.i( ■ sin <->

Die Veklorsumme von U₄ und /U₁ beträgt:

U„ - Zi₀(COs ι·./ · cos H t- sin ei/ · <->)

~ /-,,COS(Ml - H)

Das ί·ιη Ausgang des Verstärkers 70 erscheinende Signal U,., bildet somit den Winkel (-) mit der Bezugsspannung

Die in Γ i g. 5 gezeigte logische Schallung liefert das gewünschte Signal U_H,wenn die Schalter K₁ bis K„ so gesteuert werden, daß in den verschiedenen Sextanten S die Größen A, B und C derart an die Eingänge A B C A B C

Ii Λ A C C B

C C B B

A A

Nach Erzeugung einer dem Phasenwinkel (-> proportionalen Gleichspannung im Gerät 17 und Addition dieser Gleichspannung mit der vom Spannungsstuicngencrator 14 gelieferten und den betreffenden Sextanten entsprechenden GleichspannungssUife erhält man ein sehr genaues Analogsignal für den Rotordrehwinkcl n. Mit Spannungsstufen von jeweils 1.2 V. welche auf etwa 0.1 mV genau geeicht sind, was sich ohne große Schwierigkeit durchführen läßt, ergibt sich insgesamt eine Spannung von 7,2 V für 360 . Ein Zehnlclgrad entspricht einer Amplitude von 2 mV Das Auflösungsvermögen der erfindungsgemäßcr Schaltungsanordnung ist somit ausgezeichnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Umformung der Winkelstellung des Rotors einer Synchronmaschine mit drei gegeneinander, jeweils um 120° versetzten Rotorwicklungen in eine dem Rotordrehwinkel proportionale Gleichspannung, wobei die Winkelstellung aus den drei an den Rotorwicklungen abgreifbaren Wechselspannungen abgeleitet wird, die als Rotorausgangssignale jeweils eine Phasenverschiebung von 120° gegeneinander aufweisen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: