DE940815C - Procedure for the remote transmission of angle values - Google Patents

Description

Verfahren zur Fernübertragung von Winkelwerten Es sind Einrichtungen zur Fernübertragung von Winkelwerten bekannt, bei denen als Geber ein durchdrehbarer Spannungsteiler mit zwei um go° (oder drei um 12o°) gegeneinander versetzten Schleifkontakten benutzt wird, dessen jeweils abgegriffene Teilspannungen den beiden (bzw. drei) ebenfalls um go° (bzw. i2o°) gegeneinander versetzten Drehspulen eines Verhältnisstromempfängers zugeführt werden.Method for remote transmission of angular values There are facilities known for the remote transmission of angular values, where a rotatable encoder is used Voltage divider with two sliding contacts offset from one another by go ° (or three by 12o °) is used, whose tapped partial voltages correspond to the two (or three) Rotating coils of a ratio current receiver also offset by go ° (or i2o °) are fed.

Der Nachteil solcher Einrichtungen besteht darin, daß sie (außer der gemeinsamen Rückleitung, für die meist die Erde benutzt werden kann) bei Anwendung eines n-spuligen Verhältnisstromempfängers n übertragungsleitungen erfordern, nämlich je eine zur Verbindung eines geberseitigen Schleifkontaktes mit einer Empfängerspule.The disadvantage of such devices is that they (except for the common return line, for which the earth can usually be used) when applied of an n-coil ratio current receiver require n transmission lines, namely one each for connecting an encoder-side sliding contact to a receiver coil.

Die Erfindung hat nun ein Verfahren zum Gegenstand, das zur Fernübertragung von Winkelwerten unter Benutzung eines durchdrehbaren Spannungsteilergebers und eines n-spuligen Verhältnisstromempfängers außer der Rückleitung nur eine einzige Übertragungsleitung benötigt und damit auch ohne besonderen technischen Aufwand eine drahtlose Übertragung ermöglicht, die nur eine einzige Trägerfrequenz erfordert. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß bei Verwendung eines n-spuligen Verhältnisstromempfängers geberseitig insgesamt 2n Wechselspannungen verschiedener, aber konstanter Frequenz erzeugt werden, von denen immer zwei derselben Empfängerspüle zugeordnet sind, und der- Geber von jeder dieser Wechselspannungen während einer Winkeldrehung um 18o° eine von Null bis zu einem Höchstwert ansteigende und wieder auf Null abfallende und während einer weiteren Winkeldrehung um 18o° diesen Wert beibehaltende Teilwechselspannung abgreift, wobei die derselben Empfängerspule zugeordneten Abgriffe um 18o°, die den verschiedenen Empfängerspulen zugeordneten Abgriffspaare dagegen um den Winkel gegeneinander versetzt sind, den die Empfängerspulen gegeneinander einnehmen, und daß diese 2n Teilwechselspannungen über eine gemeinsame Trägerwelle oder eine gemeinsame Leitung an die Empfangsstelle übertragen, dort mit Hilfe von Resonanzkreisen od. dgl. wieder voneinander getrennt und nach Gleich-. richtung ihren zugeordneten Empfängerspulen so zugeführt werden, daß die derselben Empfängerspule zugeführten Teilspannungen entgegengesetzt gerichtete Felder erzeugen.The invention now has a method for remote transmission of angle values using a rotating voltage divider encoder and of an n-coil ratio current receiver apart from the return line only one Transmission line required and therefore without any special technical effort enables wireless transmission that only requires a single carrier frequency. According to the invention it is proposed that when using an n-coil ratio current receiver On the encoder side, a total of 2n alternating voltages with different but constant frequencies are generated, of which two are always assigned to the same receiver sink, and der- encoder of each of these alternating voltages during an angular rotation of 18o ° one that rises from zero to a maximum value and then falls back to zero and partial alternating voltage that maintains this value during a further angular rotation of 180 ° taps, the taps assigned to the same receiver coil by 18o °, the the different receiver coils associated pick-up pairs, however, by the angle are offset from one another, which the receiver coils occupy against one another, and that these 2n partial alternating voltages via a common carrier wave or a common Transfer the line to the receiving point, od there with the help of resonance circuits. Like. Again separated from each other and after equal. direction of their assigned receiver coils are supplied in such a way that the partial voltages supplied to the same receiver coil generate oppositely directed fields.

Bei Verwendung eines beispielsweise zweispuligen Verhältnisstromempfängers sind also geberseitig vier Wechselspannungen mit verschiedener, aber konstanter Frequenz zu erzeugen, von denen je zwei derselben Empfängerspule zugeordnet sind. Die Zuordnung von zwei entgegengesetzt gerichtete Felder erzeugenden Teilspannungen (und damit von zwei Wechselstromfrequenzen) zu jeder Empfängerspule ist deshalb erforderlich, weil bei durchdrehbaren Verhältnisstromempfängern der magnetische Gleichfluß in jeder Empfängerspule j e nach der Einstellung des Empfängerankers im Erregerfeld seine Richtung umkehren muß. Ein entsprechender, seine Richtung umkehrender Gleichstrom läßt sich aber durch Gleichrichtung einer in der beschriebenen Weise übertragenen Wechselspannung, deren Amplitude die Größe des Gleichstromes bestimmt, nicht gewinnen, weshalb zur Erzeugung der beiden Feldrichtungen derselben Spule besondere Übertragungsgrößen verwendet werden.When using a two-coil ratio current receiver, for example there are therefore four alternating voltages with different but constant ones on the encoder side Generate frequency, two of which are assigned to the same receiver coil. The assignment of two oppositely directed fields generating partial voltages (and therefore of two AC frequencies) to each receiver coil is therefore Necessary because the magnetic ratio in the case of rotatable ratio current receivers Constant flux in each receiver coil depending on the setting of the receiver armature must reverse its direction in the excitation field. A corresponding one, reversing its direction However, direct current can be rectified in the manner described transmitted alternating voltage, the amplitude of which determines the magnitude of the direct current, not win, which is why to generate the two field directions of the same coil special transfer sizes are used.

Man kann die beiden zu einer Empfängerspule gehörenden gleichgerichteten Teilspannungen mit entgegengesetzter Polarität an die ihnen zugeordnete Empfängerspule legen. Die Empfängerspule wird dann bei den Geberstellungen zwischen o und 18o° durch die eine und bei den Geberstellungen zwischen 18o und 36o° durch die andere Teilspannung gespeist.-Dies hat aber noch den Nachteil, daß sich die beiden Gleichrichterkreise gegenseitig belasten,. da sie ja unter sich parallel geschaltet sind.You can rectify the two belonging to a receiver coil Partial voltages with opposite polarity to the receiver coil assigned to them place. The receiver coil is then at the encoder positions between 0 and 18o ° by one and for the encoder positions between 18o and 36o ° by the other Partial voltage fed.-But this has the disadvantage that the two rectifier circuits burden each other. since they are connected in parallel among themselves.

Zweckmäßiger ist es, den Verhältnisstromempfänger in an sich bekannter Weise so auszubilden, daß jede Empfängerspule aus zwei gegensinnig gewickelten oder geschalteten Teilwicklungen besteht oder - was dasselbe bedeutet - die. Empfängerspule mit einer Mittelanzapfung zu versehen und die beiden Teilwicklungen mit den beiden der Empfängerspule zugeordneten Teilspannungen zu beaufschlagen. Die Gebereinrichtung besteht zweckmäßig aus än durchdrehbaren, durch eine gemeinsame Achse bedienbaren Drehspaimungsteilern, die je ,mit einer der geberseitig erzeugten 2n Frequenzen beaufschlagt werden.It is more expedient to use the ratio current receiver in a known manner Way to train so that each receiver coil consists of two oppositely wound or switched partial windings or - which means the same thing - the. Receiver coil to be provided with a center tap and the two partial windings with the two to apply partial voltages assigned to the receiver coil. The donor device consists expediently of än rotatable, operated by a common axis Rotary communication dividers, each with one of the 2n frequencies generated by the encoder be applied.

Gewisse Ungenauigkeiten in der Übertragung können in denjenigen Empfängerstellungen (und deren Nachbarschaft) entstehen, bei denen eine der Empfängerspulen stromlos, also die Teilspannung Null vom Geber an den Empfänger zu übertragen ist, wenn die verwendeten Gleichrichter in ihrem Anlaufgebiet nicht linear arbeiten oder - wie bei Dioden - einen Anlaufstrom abgeben. Bei Dioden kann man zwar den Anlaufstrom kompensieren; es ist jedoch -zweckmäßiger, das Anlaufgebiet überhaupt zu vermeiden, indem man den Geber so auslegt, daß die Geber-Teilspannungen jeweils anstatt des Wertes Null einen bestimmten Mindestwert annehmen, so daß in den beiden Teilwicklungen der Empfängerspulen an Stelle des Stromes Null gleich große Einzelströme fließen, die sich in ihrer Wirkung aufheben.Certain inaccuracies in the transmission can occur in those recipient positions (and their neighborhood) arise in which one of the receiver coils is de-energized, So the partial voltage zero is to be transmitted from the encoder to the receiver if the Rectifiers used do not work linearly in their start-up area or - how with diodes - emit a starting current. With diodes you can adjust the starting current compensate; It is, however, more expedient to avoid the approach area at all, by designing the encoder so that the encoder partial voltages instead of the Value zero assume a certain minimum value, so that in the two partial windings of the receiver coils instead of the current zero single currents of the same size flow, which cancel each other out in their effect.

Es ist schon ein Winkelübertragungsverfahren bekanntgeworden, bei dem die Übertragungsgrößen durch Frequenzen dargestellt werden. Hierbei wurden aber jeder Verstellung des Gebers bestimmte Frequenzänderungen zugeordnet. Trotz des wesentlich größeren technischen Aufwandes- (insbesondere auf der Empfängerseite), den dieses Verfahren gegenüber dem vorgeschlagenen erforderlich macht, vermag es hinsichtlich der Übertragungsgenauigkeit und Störanfälligkeit nicht mehr zu leisten als dieses; denn auch das neue Verfahren ist gegenüber Schwankungen des Übertragungsmaßes unempfindlich, da es bei ihm ja nicht auf die Absolutwerte der übertragenen Spannungen ankommt, sondern nur auf deren gegenseitiges Verhältnis, das bei einer Änderung des Übertragungsmaßes bekanntlich unverändert bleibt. In den Abbildungen ist als Ausführungsbeispiel das Schaltschema einer Fernübertragungseinrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung eines zweispuligen Verhältnisstromempfängers (Kreuzspulenempfänger) dargestellt.An angle transmission method has already become known at which the transmission quantities are represented by frequencies. But here were certain frequency changes are assigned to each adjustment of the encoder. Despite the much greater technical effort (especially on the recipient side), which this procedure makes necessary compared to the proposed one, it can in terms of transmission accuracy and susceptibility to failure than this; because the new method is also against fluctuations in the degree of transmission insensitive, since it does not depend on the absolute values of the transmitted voltages matters, but only on their mutual relationship, that is, when there is a change of the transfer rate is known to remain unchanged. In the pictures is as Embodiment the circuit diagram of a remote transmission device for exercise of the method according to the invention using a two-coil ratio current receiver (Cross-coil receiver) shown.

Abb. i zeigt die Geber- und Abb. 2 die Empfängerseite.Fig. I shows the transmitter side and Fig. 2 the receiver side.

In der Abb. i ist GA die Geberachse, auf der außer dem Geberzeiger Zv die Schleifkontaktarme der vier Drehspannungsteiler Dl ... D4 angeordnet sind. Die Speisewechselspannungen für diese Drehspannungsteiler mit den Frequenzen f i . .. . f 4 werden durch die Generatoren G, ... G4 erzeugt. Die Frequenzen f, und f. sind der einen und die Frequenzen f3 und f 4 der anderen Empfängerspule zugeordnet. Widerstandsbelegung und Kontaktschiene nehmen bei allen Drehspannungsteilern je einen Winkelbereich von T8o° ein. Durch die Widerstände R1 . :.. R4 sind alle Kontaktschienen gegenüber der Masse spannungsmäßig um denselben Betrag hochgelegt, so daß die an den Kontaktschienen abgegriffenen Spannungen nicht den Weit Null, sondern einen gewissen Mindestwert (Tiefstwert) haben. Die Schleifkontaktgrme der Drehspannungsteiler D, und Dz stehen im Winkel von 18o° zueinander, ebenso die der Drehspannungsteiler D3 und D4, jedoch bilden sie mit den Schleifkontaktarmen von Dl und D2 einen Winkel von 9o°. ÜUl ... U4 sind an die Drehspannungsteiler Dl und D4 angeschlossene Übertrager, deren Sekundärwicklungen in Reihe geschaltet sind, so daß die verschiedenen übertragenen Wechselspannungen als additives Gemisch auf die gemeinsame Leitungsschleife L gelangen. An die Leitungsschleife L ist der Modulator M angeschlossen, in welchem das Gemisch einer durch den Generator TG erzeugten Trägerwelle aufmoduliert wird. Die so modulierte Trägerwelle wird dann entweder über die Fernübertragungsleitung FL oder auf drahtlosem Wege an die Empfängerseite übertragen.In Fig. I, GA is the encoder axis on which, in addition to the encoder pointer Zv, the sliding contact arms of the four three-phase voltage dividers Dl ... D4 are arranged. The alternating supply voltages for these three-phase voltage dividers with the frequencies fi. ... f 4 are generated by the generators G, ... G4. The frequencies f 1 and f are assigned to one receiver coil and the frequencies f 3 and f 4 to the other. Resistance assignment and contact bar each occupy an angular range of T8o ° for all three-phase voltage dividers. Through the resistors R1. : .. R4 all contact rails are raised by the same amount in terms of voltage compared to ground, so that the voltages tapped on the contact rails do not have far zero, but a certain minimum value (lowest value). The sliding contact points of the three-phase voltage dividers D and Dz are at an angle of 180 ° to one another, as are those of the three-phase voltage dividers D3 and D4, but they form an angle of 90 ° with the sliding contact arms of D1 and D2. ÜUl ... U4 are connected to the rotary voltage divider Dl and D4 connected transformer whose secondary windings are connected in series, so that the various transmitted alternating voltages are used as a additive mixture to the common line loop L. The modulator M, in which the mixture of a carrier wave generated by the generator TG is modulated, is connected to the line loop L. The carrier wave modulated in this way is then transmitted to the receiving end either via the long-distance transmission line FL or by wireless means.

In der Abb. 2 ist D ein Demodulator zur Demodulation der ankommenden Trägerwelle. S1 ... S4 sind Schwingkreise, die auf die Frequenzen f1 ..: f.4 abgestimmt sind und die in dem Frequenzgemisch enthaltenen Frequenzen wieder voneinander trennen. Die an den Scbwingkreisen S1 ... S4 jeweils auftretenden Wechselspannungsabfälle f1 ... f 4 werden mittels der Kopplungsspulen K1 ... K4 ausgekoppelt und mittels der Gleichrichter G1, ... G14 gleichgerichtet. Die so entstandenen Gleichspannungen werden den Teilwicklungen des Kreuzspulenempfängers KE zugeführt, und zwar arbeiten die KopplungsspulenKl und K2 auf die Empfängerspule I mit ihren Teilwicklungen a, b und c, d und die Kopplungsspulen K3 und K4 auf die Empfängerspule II mit den Teilwicklungen e, f und g, h. Um Schleifbürsten zu vermeiden, sind die Empfängerspulen im Stator untergebracht, während der Feldmagnet NS drehbar gelagert ist, also als Rotor dient, und den Empfängerzeiger ZE trägt.In Fig. 2, D is a demodulator for demodulating the incoming carrier wave. S1 ... S4 are resonant circuits that are tuned to the frequencies f1 ..: f.4 and again separate the frequencies contained in the frequency mixture from one another. The AC voltage drops occurring in each case at the Scbwingkreisen S1 ... S4 f1 ... f 4 are coupled by means of coupling coils K1 ... K4 and rectified by the rectifier G1 ... G14. The resulting DC voltages are fed to the partial windings of the cross-coil receiver KE, namely the coupling coils Kl and K2 work on the receiver coil I with their partial windings a, b and c, d and the coupling coils K3 and K4 on the receiver coil II with the partial windings e, f and g, h. In order to avoid grinding brushes, the receiver coils are housed in the stator, while the field magnet NS is rotatably mounted, that is, serves as a rotor, and carries the receiver pointer ZE.

Entsprechend wird verfahren, wenn ein Verhältnisstromempfänger mit drei oder mehr Spulen verwendet werden soll.The same procedure is followed if a ratio current receiver has three or more coils are to be used.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Fernübertragung von Winkelwerten unter Benutzung eines durchdrehbaren Spannungsteilergebers und eines Verhältnisstromempfängers mit n Spulen, welchen dem jeweils zu übertragenden Winkelwert zugeordnete Teilspannungen zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß geberseitig insgesamt 2n Wechselspannungen verschiedener, aber konstanter Frequenz erzeugt werden, von denen immer zwei derselben Empfängerspule zugeordnet sind, und der Geber von jeder dieser Wechselspannungen während einer Winkeldrehung um 18o° eine von Null (oder einem Tiefstwert) bis zu einem Höchstwert ansteigende und wieder auf Null (bzw. den Tiefstwert) abfallende und während einer weiteren Winkeldrehung um 18o° diesen Wert beibehaltende Teilwechselspannung abgreift, wobei die derselben Empfängerspule zugeordneten Abgriffe um 18o°, die den verschiedenen Empfängerspulen zugeordneten Abgriffspaare dagegen um den Winkel gegeneinander versetzt sind, den die Empfängerspulen gegeneinander einnehmen, und daß diese Zia Teilwechselspannungen über eine gemeinsame Trägerwelle oder eine gemeinsame Leitung an die Empfangsstelle übertragen, dort mit Hijfe von Resonanzkreisen od. dgl. wieder voneinander getrennt und nach Gleichrichtung ihren zugeordneten Empfängerspulen so zugeführt werden, daß die derselben Empfängerspule zugeführten Teilspannungen entgegengesetzt gerichtete Felder erzeugen. PATENT CLAIMS: i. Method for remote transmission of angular values using a rotating voltage divider encoder and a ratio current receiver with n coils, which are supplied with partial voltages assigned to the angular value to be transmitted, characterized in that a total of 2n alternating voltages of different but constant frequencies are generated on the encoder side, two of which are always the same receiver coil are assigned, and the encoder of each of these alternating voltages during an angular rotation of 18o ° a value that rises from zero (or a lowest value) to a maximum value and then falls back to zero (or the lowest value) and this value during a further angular rotation of 18o ° maintaining partial alternating voltage taps, the taps assigned to the same receiver coil being offset by 180 °, while the tap pairs assigned to the different receiver coils are offset by the angle that the receiver coils assume relative to one another, and that these Partial alternating voltages are transmitted to the receiving station via a common carrier wave or a common line, separated there again by resonance circuits or the like and, after rectification, supplied to their associated receiver coils in such a way that the partial voltages supplied to the same receiver coil generate oppositely directed fields. 2. Verhältnisstromempfänger für die Zwecke des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jede Empfängerspule aus zwei gegensinnig gewickelten oder geschalteten Teilwicklungen besteht und die beiden Teilwicklungen mit den beiden der Empfängerspule zugeordneten Teilspannungen beaufschlagt werden. 2. Ratio current receiver for the Purposes of the method according to claim i, characterized in that each receiver coil consists of two oppositely wound or switched partial windings and the two partial windings with the two partial voltages assigned to the receiver coil be applied. 3. Gebereinrichtung für die Zwecke des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch 2n durchdrehbare, durch eine gemeinsame Achse bedienbare Drehspannungsteiler, die je mit einer der geberseitig erzeugten 2n Frequenzen beaufschlagt werden.3. Transmitter device for the purposes of the method according to claim 1, characterized by 2n rotatable, operated by a common axis Three-phase voltage divider, each of which has one of the 2n frequencies generated on the encoder side will.