DE2710422A1 - Einrichtung zum umsetzen einer numerischen information in analoge form - Google Patents
Einrichtung zum umsetzen einer numerischen information in analoge formInfo
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/66—Digital/analogue converters
- H03M1/665—Digital/analogue converters with intermediate conversion to phase of sinusoidal or similar periodical signals
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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-
z/bu. 709885/0571
l·
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 (4)
- PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBER · D 43OO ESSEN 1 · AM RUHRSTEIN 1 · TEL.: (02 O1) 4126Seite -JS -PatentansprücheΊ. 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.709885/0571 Z/kO* ORIGINAL INSPECTED
- 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.709885/0571
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