DE2710422A1

DE2710422A1 - Einrichtung zum umsetzen einer numerischen information in analoge form

Info

Publication number: DE2710422A1
Application number: DE19772710422
Authority: DE
Inventors: Louis Chasson; Raymond Euvrard; Paul Romand
Original assignee: Crouzet SA
Current assignee: Thales Avionics SAS
Priority date: 1976-03-15
Filing date: 1977-03-10
Publication date: 1978-02-02
Also published as: IT1202855B; FR2345010B1; US4216466A; GB1574966A; FR2345010A1

Description

PATENTANWÄLTE ZENZ & HtUbER · O 4300 ESSEN 1 · AM RUHRSTEIN 1 TEL.: (O2O1) 4126 Seite ^ C 51

CROUZET societe anonyme 128 avenue de la Republique, 75011 Paris, Frankreich

Einrichtung zum Umsetzen einer numerischen Information in analoge Form

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Umsetzen einer numerischen Information in analoge Form, mit einem beispielsweise von einem Bordnavigationsrechner gebildeten Informationsgeber, einer die numerische Information in periodische RechteckSignaIe gleicher Amplitude umsetzenden Transformationseinrichtung und einem mit den periodischen Rechtecksignalen beaufschlagten Lagegeber.

Bei industriellen Forschungsarbeiten an Luftfahrtanlagen zeigte es sich, daß ein häufig auftretendes Problem, nämlich die Schaffung einer sichtbaren Analoganzeige, insbesondere durch Ausschlag eines Drehzeigers, von einer durch einen numerischen Bordrechner zur Verfugung gestellten Winkelinformation, bisher nur sehr unvollkommen gelöst ist.

V/enn dieses Problem gelöst werden soll, so bedient man sich derzeit je nach Art der am Ausgang des Rechners zur Verfugung stehenden numerischen Information als Winkelinformation oder trigonometrischer Information zweier Lösungswege. Wenn in dem zuerst genannten Fall eine einen Winkel darstellende Binär-

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zahl in eine dem Winkel proportionale Drehbewegung einer Welle umgesetzt werden soll, so benutzt man entweder einen Steuerkodierer, dessen Winkelposition von dem Nullabgleich eines durch einen numerischen Komparator erzeugten Fehlersignals bestimmt wird, oder ein Steuerpotentiometer, dessen Winkelposition von einem nach Dekodierung der numerischen Information gewonnenen Analogsignal bestimmt ist.

Wenn es im zweiten Falle darum geht, zwei die trigonometrischen Komponenten (in der Regel Sinus und der Kosinus) eines Winkels darstellende Binärzahlen in eine dem Winkel entsprechende Drehung einer Welle umzusetzen, so dekodiert man in herkömmlicher Weise die beiden numerischen Informationen und setzt sie in positive oder negative Gleichspannungen un, deren Amplituden proportional zu den anstehenden Sinus- und Kosinuswerten sind. Diese Spannungen werden sodann gespeichert und scnließlich zur Beaufschlagung eines Funkticnsdrehmelders bzw. Resolvers, z.B. eines elektromagnetischen Potentiometer-Resolvers verwendet. In dem zuletzt genannten Falle müssen die beiden Gleichspannungen moduliert werden, um zwei Wechselspannungen zu gewinnen, deren Amplitudenverhaltnis gleich demjenigen der beiden Gleichspannungen ist und deren relative Phasenlagen die Vorzeichen der Sinus- und Kosinuswerte darstellen. Diese Wechselspannungen werden an zwei gegebenenfalls mit einer Kompensationswicklung versehene Statorwicklungen des Resolvers derart angelegt, daß die im Rotor des Resolvers bzw. Drehmelders induzierte Spannung nach Verstärkung einen Stellmotor steuert, der den Rotor bis zum Nullabgleich der induzierten Spannung verstellt. Die Abweichung der Endlage des Motors von einer vorgegebenen Ausgangslage stellt den sichtbar zu machenden Winkel dar.

Ein ausreichendes Maß an Genauigkeit und Zuverlässigkeit bedingt bei Verwendung der zuvor beschriebenen beiden Lösungen einen erheblichen technologischen Aufwand, ver-

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bunden mit entsprechenden Kosten und hohem Gewicht der Anlage, wenn die verschiedenen Maßnahmen der Dekodierung, der Speicherung und der Modulation in der bekannten Weise getroffen werden sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Schwierigkeiten des Standes der Technik weitgehend auszuräumen und eine Einrichtung anzugeben, die die Umsetzung einer numerischen Information in analoge Form mit ausgezeichneter Genauigkeit und Zuverlässigkeit bei geringem baulichen und funktioneilen Aufwand vorzunehmen vermag.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung dieser Aufgabe vorgesehen, daß die numerische Information durch Vereinigung bzw. Verknüpfung von zwei die trigonometrischen Komponenten Sinus und Kosinus eines veränderlichen Winkels darstellenden Binärzahlen gebildet ist und in dieser Form an die Transformationseinrichtung zur Erzeugung von zwei periodischen Rechtecksignalen gleicher Amplituden und konstanter Vorzeichen für jeden Winkelwert anlegbar ist, daß der Lagegeber als elektromagnetischer Gegenkopplungsdrehmelder bzw. -resolver ausgebildet ist, an dessen Statorwicklungen die beiden periodischen Rechtecksignale anlegbar sind und dessen Rotor in einer Winkelsteuerschleife eingesetzt ist, und daß die Anordnung so getroffen ist, daß die Verbindung zwischen der Rotorwicklung des Drehmelders bzw. Resolvers und dem Eingang eines zur Winkelsteuerschleife gehörigen Verstärkers nur bei gleichzeitigem Fehlen der beiden Rechtecksignale hergestellt ist.

Die Verbindung zwischen der Steuerschleife und dem Rotor bleibt daher solange unterbrochen, wie eine der den trigonometrischen Komponenten entsprechenden Rechteckspannungen besteht. In dieser Weise beaufschlagt arbeitet die Winkelsteuerung des Resolvers bzw. Drehmelders nach der Erfindung

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in der identischen Weise v/ie das oben beschriebene herkömmliche System, wobei in höchst vorteilhafter Weise die zur Dekodierung, Speicherung und Modulation bzw. FunktionsDotentiometer entfallen. Der technologische Aufwand von Schaltungen zur zeitlichen Dekodierung von numerischen Informationen (Impulsdauermodulation) ist wesentlich geringer und ermöglicht darüberhinaus ohne Schwierigkeiten die Mehrfachausnutzung eines Teils der verwendeten Schaltungen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dieses Ausführungsbeispiel ist in Form eines Blockdiagramms dargestellt.

Ein Taktgeber H, der normalerweise Bestandteil eines strichpunktiert angedeuteten Rechners C ist, steuert in jedem der beiden Kanäle bzw. Leitungswege der Umsetzeinrichtung die Entladung eines Binärzählers A bzw. B, bis dessen Zählerinhalt gleich dem numerischen Wert des Sinus und Kosinus eines von dem Rechner C angegebenen veränderlichen Winkels θ ist.

Die Entladung der Binärzähler A und B beginnt im Augenblick der Aufladung ihres Registers, der durch die Zustandsänderung von Flipflops a und b gespeichert bzw. bestimmt ist. Die beiden Flipflops a und b steuern jeweils im Gleichlauf mit den Steuerschaltungen D und E für das vom Rechner C gelieferte Vorzeichen zugehörige Analogunterbrecher F und G, welche während der Dauer der Abwärtszählung, d.h. während der dem Sinus θ und Kosinus θ entsprechenden Zeiträume Gleichspannungen bei -Ref. und +Ref. und von da an eine Gleichspannung bei 0 Ref. liefern. Diese beiden Spannungen in jedem der beiden Kanäle bzw. Leitungswege werden sodann über Zwischenverstärker I und J an Statorwicklungen S. und S„ eines elektromagnetischen Resolvers bzw. Drehmelders R

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angelegt. Die Zwischenverstärker I und J können herkömmlicher Ausbildung sein und enthalten in ihrer Gegenkopplungsschleife die üblichen Kompensationswicklungen T₁ und T₉ des Resolvers R.

Die Ausgangssignale der beiden Flipflops a und b bestimmen außerdem über eine Logikschaltung L den Schaltzustand eines statischen Umschalters K, der in der üblichen Winkelsteuerschleife des Resolvers bzw. Drehmelders R zwischen der Rotorwicklung V und dem Eingang eines Verstärkers P angeordnet ist. Der Verstärker P beaufschlagt die Wicklung N eines Steuermotors M, dessen mit der Welle des Resolvers R über ein Reduktionsgetriebe Q verbundene Abtriebswelle die Drehstellung des Resolvers bzw. Drehmelders steuert. Bei Anhalten der Resolverwelle entsprechend der Nullstellung des Winkelabweichungssignals ergibt sich eine Anzeige des gesuchten Winkels Ö mit Bezug auf eine vorgegebene Ursprungslage.

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L e e r s e i t e

Claims

PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBER · D 43OO ESSEN 1 · AM RUHRSTEIN 1 · TEL.: (02 O1) 4126

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Patentansprüche

Ί. Einrichtung zum Umsetzen einer numerischen Information in analoge Form, mit einem beispielsweise von einem Bordnavigationsrechner gebildeten Informationsgeber, einer die numerische Information in periodische Rechtecksignale gleicher Amplituden umsetzenden Transformationseinrichtung und einem mit den periodischen Rechtecksignalen beaufschlagten Lagegeber, dadurch gekennzeichnet , daß die numerische Information durch Verknüpfung bzw. Zuordnung von zwei die trigonometrischen Komponenten Sinus und Kosinus eines veränderlichen Winkels darstellenden Binärzahlen gebildet ist und in dieser Form an die Transformationseinrichtung (A, B, D, E, F, G) zur Erzeugung von zwei periodischen Rechtecksignalen gleicher Amplituden und konstanter Vorzeichen für jeden Winkelwert anlegbar ist, daß der Lagegeber als elektromagnetischer Gegenkopplungsdrehmelder bzw. -resolver (R) ausgebildet ist, an dessen Statorwicklungen (S₁, S-) die beiden periodischen Rechtecksignale anlegbar sind und dessen Rotor (V) in einer Winkelsteuerschleife angeordnet ist, und daß die Anordnung so getroffen ist, daß die Verbindung zwischen der Rotorwicklung (V) des Drehmelders bzw. Resolvers (R) und dem Eingang eines Verstärkers (P) der "Winkel Steuer schleife nur bei gleichzeitigem Fehlen der beiden Rechtecksignale hergestellt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformationseinrichtung vorladbare Binärzähler (A, B), deren Entladung von den Impulsen eines Taktgebers (H) gesteuert ist, und Analogunterbrecher (F, G) aufweist, die nach Maßgabe einer Bezugsspannung (Ref) die Amplitude der Rechtecksignale einstellen.

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3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Statorwicklungen (S₁, S„) des Drehmelders bzw. Resolvers (R) über einen Verstärker (I, J) mit den Rechtecksignalen beaufschlagbar ist, dessen Gegenkopplungsschleife die Kompensationswicklung des zugehörigen Drehmelders bzw. Resolvers enthält.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Verbindungsweg zwischen der Rotorwicklung (V) des Drehmelders bzw. Resolvers (R) und dem Eingang des zur Winkelsteuerschleife gehörigen Verstärkers (P) ein statischer Umschalter (K) eingeschaltet ist, der von einer Logikschaltung (L) solange unterbrochen gehalten ist, wie am Ausgang eines der Binärzähler (A, B) ein Signal vorhanden ist.

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