CH637250A5

CH637250A5 - Drehmeldeeinrichtung sowie weg- und winkelmesseinrichtung mit einer drehmeldeeinrichtung.

Info

Publication number: CH637250A5
Application number: CH155878A
Authority: CH
Inventors: Klas Rudolf Wiklund
Original assignee: Pharos Ab
Priority date: 1977-02-16
Filing date: 1978-02-13
Publication date: 1983-07-15
Also published as: JPS53102071A; US4223300A; FR2381284B1; SE7701675L; FR2381284A1; JPS6050285B2; SE406642B; DE2806660A1; DE2806660C2; GB1585745A

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmeldeeinrichtung gemäss Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Weg- und Winkelmesseinrichtung mit einer Drehmeldeeinrichtung gemäss Oberbegriff des Anspruches 16.

Bekannte elektromechanische Positionsanzeiger, d.h. Drehmeldeeinrichtungen, weisen zwei Bauteile auf, die relativ zueinander in einer bestimmten Richtung bewegbar sind.

Wenn dem ersten Bauteil, der eine Primärwicklung hat, ein Wechselstrom zugeführt wird, erzeugt er alternierend einen magnetischen Fluss, und zwar im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung, der sich mindestens in dieser Richtung in bestimmter Weise ändert. Der zweite Bauteil weist mindestens zwei Sekundärwicklungen auf, die gegeneinander in dieser Richtung versetzt sind und auf den magnetischen Fluss ansprechen, der innerhalb ihrer zugeordneten Ausdehnungsbereiche herrscht.

Zur Winkelmessung sind drehbewegliche Vorrichtungen dieser Art besonders nützlich, z.B. eine Drehmeldeeinrichtung mit zwei um 90° versetzten Sekundärwicklungen, oder eine solche mit drei um 120° versetzten Sekundärwicklungen. Diese Einrichtungen werden normalerweise dazu verwendet, winkeldarstellende Daten von einer Übertragungsvorrichtung an eine Empfangsvorrichtung zu übertragen. Sie können zur kontinuierlichen oder ständigen Winkelübertragung, aber auch zur Winkelmessung verwendet werden, vorausgesetzt, dass sie mit grösserer Messgenauigkeit versehen werden als es bei handelsüblichen Winkelmesseinrichtungen oder Drehmeldern, englisch auch Synchros genannt, der Fall ist. Winkelmesseinrichtungen, englisch auch Resolver genannt, können verwendet werden, um Winkel mit dem erforderlichen Grad an Genauigkeit zu messen, z.B. für Theodolithe, astronomische Instrumente und Visiereinrichtungen. Dazu wird normalerweise ein sehr genau hergestelltes Messmuster, z.B. auf Glas oder anderem stabilen Material, herangezogen, das optisch oder elektronisch abgelesen wird. Zur Ausschaltung von Parallaxfehlern kann die Ablesung z.B. in zwei oder mehr Stellungen durchgeführt werden, wobei die Anzahl mit der Anzahl der vom Muster abgelesenen Teile wächst. So lassen sich die Anforderungen an die Genauigkeit einer individuellen Markierung des Messmusters verringern.

Da optische Winkelmesseinrichtungen dieser Art mit einem sehr hohen Grad an Genauigkeit hergestellt werden müssen, sind sie ausserordentlich teuer und sehr zerbrechlich und störanfällig.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Drehmeldeeinrichtung, welche die Nachteile bekannter Ausführungen vermeidet und ausserdem sehr robust ist und trotzdem mit einem Mindestmass an Arbeits- und Zeitaufwand reproduzierbare Messergebnisse hoher Genauigkeit liefern soll und in einer Weg- und Winkelmesseinrichtung verwendet werden kann. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definierten Massnahmen gelöst.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Drehmeldeein637 250

richtung sind in den Ansprüchen 2 bis 15 umschrieben.

Eine Weg- und Winkelmesseinrichtung mit einer solchen Drehmeldeeinrichtung wird erfindungsgemäss weiterhin durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 16 sowie Ausführungsformen hierzu durch die Ansprüche 17 und 18 umschrieben.

Zum Beispiel werden bei bekannten Drehmeldeeinrichtungen, die z.B. in elektromechanische Resolver eingebaut sind, die ganzen relativ zueinander bewegbaren Oberflächen zur Winkelmessung ausgenutzt. Das Magnetfeld, das die Winkelinformation zwischen Stator und Rotor enthält, ändert sich nämlich oft in der Art einer Sinus- oder Cosinusfunktion über dieser Oberfläche. So ein Bauteil erfordert daher im Vergleich mit jeder individuellen elektrischen Schleife relativ weniger Stabilität der Primärwicklung, da das Ausgangssignal des Winkelindikators den Mittelwert der Stellungen einer grossen Anzahl von Windungen darstellt. Wenn letztere genau und stabil fixiert werden könnten, würde eine Drehmeldeeinrichtung einen ausserordentlich genauen Winkelindikator darstellen. Nun hat aber ein solcher elektromechanischer Apparat eine Vielzahl von mittels anderer Elemente zusammengehaltener Lamellen, so dass es schwierig ist, die in der Vorrichtung enthaltenen Elemente thermisch abzugleichen. Als Folge davon beeinflussen Temperaturänderungen das Ausgangssignal. Das kann die Messwerte um grössenordnungsmässig einige Bogenminuten verschieben.

Bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstands sind nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigen:

Fig. la ein Wicklungsmuster einer Drehmeldeeinrichtung;

Fig. lb einen Teil einer Drehmeldeeinrichtung im Schnitt;

Fig. 2 einen Teil einer anderen Drehmeldeeinrichtung in schaubildlicher Ansicht teilweise aufgeschnitten;

Fig. 3 ein weiteres Wicklungsmuster einer Drehmeldeeinrichtung;

Fig. 4 eine weitere Drehmeldeeinrichtung im Querschnitt;

Fig. 5a bis 5d je eine Wicklung der Drehmeldeeinrichtung von Fig. 4 im Querschnitt, und zwar Fig. 5a und 5b für die Primärspule und Fig. 5c und 5d für die Sekundärspule;

Fig. 6 ein anderes Wicklungsmuster einer Drehmeldeeinrichtung;

Fig. 7 bis 9 je eine weitere Drehmeldeeinrichtung;

Fig. 10 bis 11 je eine Primärwicklung einer Drehmeldeeinrichtung;

Fig. 12 bis 13 je eine Synchronwicklung einer Drehmeldeeinrichtung;

Fig. 14 ein Blockschema einer Weg- und Winkelmesseinrichtung mit einer Drehmeldeeinrichtung; und

Fig. 14a eine andere Drehmeldeeinrichtung für die Weg-und Winkelmesseinrichtung der Fig. 14.

Fig. la und lb zeigen mit unterbrochenen Linien eine Wicklung einer Drehmeldeeinrichtung, wie sie für eine Messeinrichtung verwendet werden kann, und zwar in beiden Fällen aus derselben Richtung. Die Wicklung 1 weist ein zyklisch wiederholtes Wicklungsmuster auf, das aus rechteckigen Spiralen gebildet ist und sich waagerecht erstreckt. Bei Stromdurchfluss wird ein magnetischer Fluss erzeugt, dessen Stärke in senkrechter Richtung zur Wicklungsebene sich längs der Längsrichtung derselben ändert. Am weitesten rechts ist ein Zyklus in ausgezogener Form dargestellt. Die Wicklung 1 wird mit einem sinusförmigen Wechselstrom gespeist und wird daher im folgenden Primärspule genannt. Im Oberteil der Fig. la befinden sich zwei Sekundärwicklungen 2,3, die längs einer Seite (Seite 1) der Primärspule 1 bewegbar sind. Im unteren Teil der Fig. la befinden sich zwei weitere Sekundärwicklungen 4, 5, die längs der anderen Seite (Seite 2) der Primärspule 1 bewegbar sind.

In Fig. lb zeigt der Pfeil A die Richtung, aus der die Wick-

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lungen in Fig. la zu betrachten sind. In Fig. lb ist die Primär- gestellt und auf zugeordneten Seiten der Primärspule 1 spule 1 stabil angeordnet, beispielsweise mittels eines gedruck- angeordnet worden sind, wird eine Kompensation für eine ten Schaltkreises auf einer Platte 7 ' aus starrem Material. Jeder mögliche Relativbewegung quer zur Ebene der Zeichnung einZyklus der Primärspule 1 weist zwei spiralförmig gewundene geführt. Dadurch, dass man den kürzesten Leitungsweg in Abschnitte auf, die so gewunden sind, dass die von ihnen 5 Querrichtung bei jeder Sekundärwicklung länger macht als die erzeugten, magnetischen Felder in einander entgegengesetzten Erstreckung des längsten Leitungsweges der Primärspule in Richtungen zeigen. Die Abschnitte jedes Zyklus sind Wechsel- Querrichtung, wird der Einfluss von Fehlern in der Quereinseitig mittels eines zugeordneten Leiters 6 verbunden, der auf Stellung zwischen den Bauteilen 7, 8, 9 verringert. In Fig. la die andere Seite der Platte 7' des Wicklungsmusters gelegt ist. und lb ist angenommen worden, dass die Primärspule 1 auf Auf der Seite der Platte 7 ', die die Primärspule 1 trägt, ist eine io einer ortsfesten Unterlage angeordnet ist und dass die Sekun-weitere Platte 7" angeordnet, die zur Versteifung und als därwicklungen 2 bis 5 auf einer beweglichen Unterlage

Abstandshalter dient. angeordnet siqd. Am vorteilhaftesten sind alle Wicklungen in

Die Primärspule der Fig. 5 ist im Gegensatz zu der Primär- Form von gedruckten Schaltkreisen ausgeführt.

spule der Fig. 1 zu bevorzugen, da sie die Platten 7', 7" in einer Wenn der Positionsanzeiger in einer Winkelmesseinrich-vorteilhafteren Weise ausnutzt. is tung benutzt wird, können die Wicklungsmuster der Fig. 1 auf

Auf den äusseren Seiten der Platten 7 ', 7 " sind weitere Plat- drei Zylindern angeordnet werden (Fig. 2). In dieser Beziehung ten 8 bzw. 9 angeordnet, welche parallel zu den Platten 7 ', 7 " können die Wicklungen entweder so ausgebildet werden, dass sind (Fig. lb). Die Sekundärwicklungen 2,3 sind auf der Seite das Muster zwischen dem Abschnitt B und dem Abschnitt C der Platte 8 angeordnet, die der Platte 7' gegenübersteht. Die (Fig. la) die ganze zylindrische Wicklung bildet oder dass je Sekundärwicklungen 4,5 sind auf der Seite der Platte 9 20 nach der gewünschten Anzahl von Polen das Wicklungsmuster angeordnet, die der Platte 7" gegenübersteht. Die Platte 7' ist zwischen B und C eine gewünschte Anzahl von Malen wieder-mit den Leitern 6 auf derjenigen Seite derselben angeordnet, holt wird. In Fig. 2 ist die Primärspule 1 auf der äusseren Ober-die der Platte 8 gegenübersteht. fläche des Zylinders 10 angeordnet, wobei sich die Kreuzungsli-

In Fig. la weisen die Sekundärwicklungen 2 bis 5 je zwei nien 6 an der Innenseite des Zylinders 10 befinden. Es ist aber Abschnitte mit entgegengesetztem Sinn au, die in der Form 25 zu bemerken, dass der Zylinder 10, der im beschriebenen Falle rechteckiger Spiralen wie bei der Primärspule 1 gewickelt sind. eine Primärspule gemäss Fig. 5a und 5b trägt, Wicklungsteile Die Abschnitte jeder Sekundärwicklung 2 bis 5 sind mit wech- sowohl an der Innenseite als auch an der Aussenseite aufweisen selseitig entgegengesetzten Wicklungsrichtungen angeordnet kann. Die Sekundärwicklungen 2,3 sind an der äusseren Ober-und befinden sich in einem solchen Abstand voneinander, dass fläche eines zweiten Zylinders 11 angeordnet, der radial im zwischen ihnen ein vollständiger Zyklus der Primärspule 1 auf- 30 Innern des ersten Zylinders 10 angeordnet ist. Die Sekundärgenommen wird. Jede Sekundärwicklung 2 bis 5 auf jeder Seite Wicklungen 4, 5 befinden sich an der inneren Oberfläche eines der Primärspule 1, d.h. oben und unten in Fig. la, ist so ausge- dritten Zylinders 12, der radial ausserhalb des ersten Zylinders dehnt, dass jede Windung jeder Sekundärwicklung sich seitlich 10 angeordnet ist. Die Zylinder 11,12 sind durch eine Querüber die Primärspule 1 hinaus erstreckt. wand 13 verbunden. Bei dieser Anordnung kann entweder der Eine solche Sekundärspule besteht also aus zwei Sinuswick- 35 erste Zylinder 10 als Rotor ausgebildet werden, wobei die Baulungen 2,4 und zwei Cosinuswicklungen 3, 5 auf zugeordneten teile 11 bis 13 den Stator bilden, oder umgekehrt.

Seiten der Primärspule. Die Sinuswicklungen 2,4 und die Cosi- In Fig. 3 befinden sich die Sinus- und Cosinus-Wicklung auf nuswicklungen 3, 5 sind in Reihe miteinander verbunden. Die je einer Seite der Primärspule 1. Vergleicht man Fig. 1 und Sekundärwicklungen 2,3 bzw. 4, 5 sind wechselseitig so ver- Fig. 3, so stellt man fest, dass alle Sekundärwicklungen an der setzt, dass der von einem Paar von Sekundärwicklungen 2,4 40 Stelle in zwei getrennte Wicklungsteile unterteilt sind, wo die abgetastete magnetische Fluss um 90°, d.h. eine Viertelkreistei- Wicklungsrichtung sich ändert, und dass sie zwischen der Seite lung, inbezug auf den magnetischen Fluss verschoben ist, der 1 und der Seite 2 unterteilt sind. Im einzelnen ist die Wicklung von dem anderen Paar von Sekundärwicklungen 3, 5 abgetastet 2 so unterteilt, dass sie eine Wicklung Ai auf der Seite 1 und wird. Dabei zeigt ein Wicklungspaar angenähert den Sinuswert eine Wicklung A2 auf der Seite 2 bildet. Die Wicklung 3 ist ent-und das andere den Cosinuswert der Winkelstellung an, d.h. 45 sprechend in eine Wicklung Bi auf der Seite 1 und in eine Wick-der Winkelstellung innerhalb eines Zyklus und bezogen auf das lung B2 auf der Seite 2 unterteilt. Ferner kann die Wicklung 4 in betreffende Paar von Sekundärwicklungen. Für die Bezugsstel- Wicklungsteile A3, A4 unterteilt werden, die sich auf je einer der lung mit dem positiven Winkel 0 gibt daher das Sinuswick- beiden Seiten 1,2 befinden. Die Wicklung 5 kann in Wick lungspaar 2,4 ein 0-Signal und das Cosinuswicklungspaar 3,5 lungsteile B3, B4 unterteilt werden, wobei B3 auf derselben Seite gibt ein Maximum-Signal. 50 wie A3 und wobei B4 auf derselben Seite wie A4 liegt. In ähnli-

Damit das Ausgangssignal von den Sekundärwicklungen so eher Weise wie in Fig. 1 a und 1 b kann das Wicklungsmuster gleichförmig wie möglich verändert werden kann, sind die zwischen den Abschnitten D, E (strichpunktierte Linien)

Windungen der Primärspule geneigt, so dass die einzelnen Lei- wiederholt und in derselben Weise wie in Fig. 2 angeordnet ter der Wicklung, die sich quer zur Bewegungsrichtung erstrek- werden. Die Fig. 2 kann als ein Resolver betrachtet werden, der ken, ungefähr eine solche Neigung haben, dass ihre Ende-zu- 55 vorzugsweise gegossene Kupferspulen hat, die eisenfrei sind. Ende-Verschiebung in Bewegungsrichtung mindestens über Bei der Drehmeldeeinrichtung nach Fig. 2 können verschie-

dieselbe Strecke erfolgt wie die zwischen zwei benachbarten dene Schwierigkeiten auftreten, wenn dieselbe mit einer Leitern in Bewegungsrichtung. Das Ausgangssignal von jedem Messeinrichtung zusammengebaut wird, weil die Bauteile 10 in Serie gekoppelten Wicklungspaar 2,4 bzw. 3,5 wird in jedem bis 13 sehr genau in bezug aufeinander positioniert werden Falle zwischen ihren Enden erzeugt. Die Primärspule 1 wird 60 müssen, insbesondere in radialer Richtung. Ausserdem erfor-mit einem sinusförmigen Wechselstrom gespeist. Die in jeder dert diese Anordnung einen verhältnismässig grossen Raum, ei Sekundärwicklung induzierte Spannung hängt von der Anzahl einer weiteren Ausführungsform sind die Wicklungen ringför-von Windungen ab, in denen der Strom durch das magnetische mig in wechselseitig parallelen Ebenen rund um kreisförmige Feld von der Primärspule 1 induziert wird. Die Spannung über Platten angeordnet, die ein gemeinsames Zentrum haben. Ent-den Sekundärwicklungen ist natürlich auch eine Wechselspan- 65 weder kann der Teil, der die Primärspule trägt, oder derjenige, nung. Der Effektivwert, der Spitzenwert oder der Mittelwert der die Sekundärwicklungen trägt, um dieses Zentrum drehbe-können abgetastet werden und stellen eine Anzeige der Stellung weglich ausgebildet werden.

dar. In Fig. 4 sind die Wicklungen 16,17 der Primärspule an

Da die Sekundärwicklungen 2,4 bzw. 3,5 symmetrisch her- einem Zentrum befestigt. Eine kreisförmige Platte 15 dient als

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Rotor und ist mit einer Welle 14 versehen. Symmetrisch um die Platte 16 und parallel zu ihr sind ortsfest zwei weitere kreisförmige Platten 18, 19 angeordnet, die mittels einer Querwand miteinander verbunden sind. Die Platten 18,19 tragen die Sekundärwicklungen. Diese Ausführungsform lässt sich so abändern, dass der Rotor 15 die Sekundärwicklung trägt und dass die Primärspule am Stator auf beiden Seiten der Sekundärwicklungen angeordnet ist.

Fig. 5 zeigt die verschiedenen Wicklungen am Stator und Rotor, betrachtet in Richtung des Pfeils G der Fig. 4. Ähnlich wie die Primärspule 1 der Fig. la, lb und 3 sind auch hier deren Wicklungen 16,17 schräg angeordnet, so dass die sich quer zu der Richtung erstreckenden Leiter, in denen sich die Wicklungsanordnung erstreckt, nicht radial verlaufen, sondern nach innen verlaufen, um mit einem Kreis 22 Tangenten zu bilden (Fig. 5b). In Fig. 5b sind die Verlängerungen der Leiter am Umfang des Kreises 22 mit unterbrochenen Linien dargestellt. Dessen Radius wird so gewählt, dass die Messeinrichtung eine glatte Ausgangscharakteristik aufweist.

Die Primärspule der Fig. 5a, 5b ist gegenüber der der Fig. la, lb und 3 zu bevorzugen. Im Gegensatz zu der Primärspule 1, die ausschliesslich in einer Ebene angeordnet ist, ist die Primärspule der Fig. 5 auf beiden Seiten des Rotors 15 angeordnet, wobei Durchführungen zwischen den Seiten an den Stellen 23 bis 25 usw. vorhanden sind. Die Wicklungen auf beiden Seiten des Rotors 15 sind so gewickelt, dass die magnetischen Felder zusammenwirken. Das bedeutet, dass die Wicklungsrichtungen bei Spiralen, die einander auf den betreffenden Seiten des Rotors 15 gegenüberliegen, verschieden sind, wenn man sie von derselben Richtung aus betrachtet. Die Wicklung auf der Seite B ist um einen halben Leiterabstand in bezug auf die Wicklung A seitlich nach links verschoben, so dass jeder Leiter der Wicklung auf der Seite B in der Mitte zwischen zwei Leitungen der Wicklung auf der Seite A liegt.

Hierzu ist zu bemerken, dass die Primärspule 1 der Fig. 2,3 vorteilhaft durch Wicklungen 16,17 ersetzt wird, die dann auf beiden Seiten der Platte 7 angeordnet werden.

Fig. 5c zeigt die Cosinuswicklung und Fig. 5d die Sinuswicklung, wobei auch gleichzeitig eine weitere Positionierung dieser Wicklungen in bezug auf das Muster der Primärspule dargestellt ist. Diese sind so angeordnet, dass jeder Wicklungsteil jeder Sekundärwicklung quer über eine Halbpolteilung der Primärspule angeordnet, und zwar auf jeder Seite des Stators, jede zweite Primärwicklung der Polteilung. Wie die Figur zeigt, sind die Richtungen, in denen die Wicklungen gewickelt sind, auf den beiden Seiten des Stators verschieden, wenn man sie aus derselben Richtung betrachtet. Wie die Fig. 5c, 5d zeigen, sind die Leiter der Sekundärwicklungen, welche sind quer zur Bewegungsrichtung erstrecken, auch im wesentlichen radial. In Fig. 5 sind 8/16 Pole vorhanden, was zu einem bündigen Ausgangssignal innerhalb einer 1/8-Umdrehung führt.

Mit dem Bezugszeichen 16' ist in Fig. 5 angedeutet, dass eine Primärspule so ausgebildet werden kann, dass das von einer Sekundärwicklung in verschiedenen Richtungen abgetastete, magnetische Feld proportional einer besseren Annäherung an den Sinus und Cosinus für die Winkelstellung ist, und zwar in bezug auf die Primärspule. Wie die Figur zeigt, sind die sich in Querrichtung erstreckenden Leiter umso kürzer, je mehr sie in der Mitte der Spirale angeordnet sind. Die Leiter sind auch verschieden geneigt, d.h. ihre Verlängerungen verlaufen nicht in Richtung auf den Umfang des Kreises 22. Als Ergebnis davon wird eine grössere Neigung am Nulldurchgang und eine Glättung am Maximalübergang des Feldes erzielt, das von den Sekundärwicklungen abgetastet wird. Die innersten Leiter sind sehr kurz im Vergleich zu den äussersten Leitern.

In ähnlicher Weise hat man das Ausmass der kürzesten Leiter des Stators in Querrichtung länger gemacht als die längsten Leiter des Rotors, um den Effekt von Fehlern in Achsrichtung in bezug auf die Mitte des Stators zu verringern, wobei eine totale Überlappung erhalten wird. Bei dieser Anordnung wird eine Kompensation der Temperaturänderungen und des radialen Spiels erzielt. Ausserdem lässt sich diese Anordnung sehr leicht reproduzieren. Die beiden Statoreinheiten sind um eine Polteilung versetzt, um eine Kompensation für mögliche Unregelmässigkeiten im Feld zu erzielen, das durch die Rotorwicklung erzeugt wird.

In Fig. 6 ist eine Sekundärwicklung für einen 24/12-Pol-Resolver dargestellt. Die Sekundärwicklung ist ähnlich wie in Fig. 3 angeordnet, jedoch mit dem Unterschied, dass die Seiten zwischen den strichpunktierten Linien F, E in Fig. 3 vertauscht worden sind.

Die flache Drehmeldeeinrichtung der Fig. 7 bis 9 weist schräg angeordnete Sekundärwicklungen auf, die im Mittelbereich angeordnet sind (Fig. 9). Die dargestellte Drehmeldeeinrichtung ist 8/4polig. Die Primärspule ist in Fig. 7 bis 9 nicht dargestellt. Sie weist Wicklungen auf, die auf beiden Seiten des Mittelabschnitts angeordnet sind und miteinander zusammenwirken. Jede Wicklung ist von der Art der Fig. 1 bis 3. Bei diesem Drehmelder hat jedoch die Primärspule radial verlaufende Querleiter.

Die Sinuswicklungen sind in Fig. 7 dargestellt, wobei A' die Anordnung auf einer Seite des Mittelabschnitts und A" die Anordnung auf der anderen Seite des Mittelabschnitts anzeigt.

Fig. 8 zeigt eine Cosinuswicklung, wobei der Wicklungsabschnitt B' auf einer Seite und der Wicklungsabschnitt B" auf der anderen Seite liegt. Der Mittelabschnitt ist in Fig. 9 dargestellt, wobei die Sinus-Wicklung A', A" dargestellt ist. Die Cosinuswicklung B', B" ist aus Darstellungsgründen weggelassen worden. Die Fig. 8 zeigt ganz klar die Anordnung der Wicklung und der erforderlichen Leitungsdurchführungen. Aus Darstellungsgründen ist der Mittelabschnitt in Fig. 9 dicker gemacht worden, als er in Wirklichkeit ist.

Die Primärspule der Fig. 10 hat schräg angeordnete, d.h. nicht radiale, Querleiter. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den oben beschriebenen Ausführungsformen dadurch, dass die Leiter auf einer Seite des Mittelpunkts jeder Wicklungshälfte einen verschiedenen Neigungswinkel haben. Der Leiter 25 ist daher in einer entgegengesetzten Richtung zu der des Leiters 26 geneigt, wie die mit unterbrochenen Linien gezeichneten Verlängerungen in Richtung auf den Umfang des Kreises 22 andeuten.

Die Sekundärwicklung der Fig. 11 hat eine halbpolige Teilung adie ähnlich ausgebildet ist wie in Fig. 10. Die anderen halbpoligen Teilungen a" des Leiters sind jedoch entgegengesetzt zu den Leitern im Abschnitt a' geneigt.

Fig. 12 zeigt, wie die Sekundärwicklungen in bezug auf eine Primärspule angeordnet werden können, wenn die positionsanzeigende Vorrichtung, d.h. der Drehmelder oder die Winkelmesseinrichtung einen Synchro mit drei Sekundärwicklungen Ri, Si, Ti aufweist, die gegeneinander um 120° versetzt sind, und zwar auf der Seite 1. Auf der Seite 2 befinden sich die Sekundärwicklungen R2, S2, T2, und zwar analog zu Fig. 1 bis 3. Auch die Primärspule 1 ist dieselbe auf Seite 1 und Seite 2 wie in Fig. 1 bis 3. Zwei strichpunktierte Linien G, H zeigen an,

dass die Sekundärwicklungen an der Aussenseite dieser Linien wiederholt werden können, oder dass das Muster für die Sekundärwicklungen auf einem Zylinder befestigt werden kann, wobei die Linien G, H zusammenfallen. Dieses Muster kann auch in Ringform auf ebenen Platten in voller Analogie zu den Fig. 5 bis 11 durchgeführt werden. Das Wicklungsmuster in Fig. 12 muss dann zyklisch 3 • n für jede Umdrehung wiederholt werden, wobei n angibt, wie vielfach das Wicklungsmuster zwischen G und H zu wiederholen ist.

Fig. 13 zeigt ein weiteres Wicklungsmuster für die Primär-und Sekundärwicklungen eines Synchros, wobei auf Seite 2 der rechte Musterabschnitt für jede Sekundär-Teilwicklung nach links zum linken Musterabschnitt verschoben worden ist, wenn man einen Vergleich mit Fig. 12 zieht. Auf diese Weise können

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sowohl das Primärwicklungsmuster als auch das Sekundärwick- Datenverarbeitungsvorrichtung 37 verbunden. Die Leitungen lungsmuster auf beiden Seiten der Primärspule in bezug auf ING 1 werden im folgenden nach der von oben gezählten Rei-senkrechte Linien wiederholt werden, die dieselbe Stellung K henfolge in Fig. 14 benannt und haben somit die Kennziffern 1 und L haben. Das stellt einen grossen Vorteil bei der Anpassung bis 17. Der Ausgang des Wandlers 12 ist direkt mit den Ein-der Wicklungsmuster während der Herstellung dar. 5 gangsleitungen 4 bis 17 des Eingangs ING 1 verbunden. Der

Das Blockschema der Fig. 14 zeigt die Anschlüsse der Ausgang des Lesespeichers 38 ist mit einem zweiten Viellei-

Sekundärwicklung einer Positions- oder Winkelmesseinrich- tungseingang ING 2 der zentralen Datenverarbeitungsvorrichtung mit einer Drehmeldeeinrichtung 10 oder 10'. Diese Schal- tung 37 verbunden. Die Ausgangsleitungen des letzteren weisen tung stellt die erhaltenen Positionswerte in digitaler Form dar. den am weitesten links stehenden Bit innerhalb einer Teilum-Der Primärspule 10a der Drehmeldeeinrichtung 10 wird io drehung auf. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform eine sinusförmige Wechselspannung Eo sin wt zugeführt. Die handelt es sich um die viertoberste bis elftoberste Leitung, die drei Sekundärwicklungen 1 Ob, 10c und 1 Od sind in bezug auf- mit dem Adresseingang eines Lesespeichers 39 verbunden sind, einander um 120° versetzt und auf bekannte Weise an drei Ein- in dem Korrekturgrössen für Stellungen innerhalb einer gängen auf der Dreiphasenseite eines Scott-Transformers 11 Teilumdrehung gespeichert sind. Der Ausgang des Speichers 39 angekoppelt. Letzterer wandelt die ankommenden Dreiphasen- is ist mit einem dritten Vielleitungseingang ING 3 der zentralen Signale in Zweiphasensignale um, welche an den beiden Sekun- Datenverarbeitungsvorrichtung 37 verbunden. Zusätzlich ist därwicklungen 11 c, 11 d abgenommen werden können. Die eine Steuervorrichtung 40 vorgesehen, die über Leitungen 41

Zweiphasenwicklungen 11c, 11 d sind je an einen Eingang eines steuert oder vom Wandler 12 gesteuert wird, und zwar auf die Synchro-Digital-Wandlers 12 angekoppelt, der an seinem Aus- folgende Weise. Die an den Ausgangsleitungen des Wandlers 12 gang einen Digitalwert liefert, welcher den Winkelmesswert 20 in jedem Augenblick anwesende Grösse wird an den Ausgangsdarstellt. Synchro-Digital-Wandler dieser Art sind Standard- leitungen während dieser Zeitspanne festgehalten, für welche Ausführungen und weisen gedruckte Schaltkreise mit ungefähr ein Steuersignal der Steuereinheit 40 auf der Leitung 41 beste-10 bis 15 Ausgangsleitungen auf. Diese Wandler arbeiten so, hen bleibt. Umgekehrt kann der Wandler 12 der Vorrichtung dass, wenn 0° angezeigt wird, alle Ausgangsleitungen ein 40 über eine Leitung 41 anzeigen, ob eine Anzeige durch die

0-Signal aufweisen, und dass, wenn 360°- A angezeigt wird, 25 Vorrichtung 24 verzögert werden soll, um dem Resolver 10' wobei A eine sehr kleine Zahl darstellt, alle Ausgangsleitungen oder dem Synchro 10 Zeit zu lassen, um sich weiter zu drehen, ein Eins-Signal liefern. Wie die strichpunktierte Linie 14 in so dass die Ausgangsgrösse des Wandlers 12 geändert werden Fig. 14 andeutet, kann anstatt der Bauteile 10,11 eine Drehmel- kann. Über Leitungen 42 wird die Einheit 40 mit dem deeinrichtung mit zwei Sekundärwicklungen, die gegeneinan- Steuereingang der zentralen Datenverarbeitungsvorrichtung 37 der um 90° versetzt sind (Fig. 14a) direkt an die Analogein- 30 verbunden, um zu bewirken, dass letztere ein Programm in fol-gänge des Synchro-Digital-Wandlers 12 angekoppelt werden. genden Schritten ablaufen lässt :

Zusätzlich ist an einen Bezugseingang des Wandlers 12 die 1. Die Daten an den Eingangsleitungen ING 1 den Aus

Sekundärwicklung eines Bezugstransformers 13 angekoppelt, gangsleitungen zuführen.

dessen Primärspule eine sinusförmige Wechselspannung der- 2. Die Information am dritten Eingang ING 3 vom Nurlese-

selben Frequenz und Phase zugeführt wird, wie sie der Primär- 35 Speicher 39 in einen Pufferspeicher der zentralen Datenverar-spule 10a, 10' a zugeführt wird. beitungsvorrichtung 37 speichern.

Der Wandler 12 liefert einen Digitalwert, der die Winkel- 3. Die Anzahl an den Eingangsleitungen ING 1, die denje-

stellung H auf einer Vielzahl von parallelen Ausgangsleitungen nigen Ausgangsleitungen der zentralen Verarbeitungsvorrich-darstellt, normalerweise 10 bis 16 Ausgangsleitungen. Im Falle tung 37 entsprechen, welche mit dem Adresseingang des Nurle-von 16 Ausgängen wird eine Auflösung von ungefähr ± 1 40 sespeichers 39 verbunden sind, um eins erhöhen.

Bogenminute erzielt. 4. Zwischen der beim Arbeitsschritt 2 gespeicherten Kor-

Leitungen 25', 25" leiten die wichtigsten binären Bits vom rekturgrösse und der neuen Korrekturgrösse am Eingang ING synchro-Digital-Wandler 12 weiter und sind mit einem Über- 3 vom Nurlesespeicher 39 eine Interpolation durchführen, und gangsindikator 26' sowie mit einer zentralen Verarbeitungsvor- zwar in Übereinstimmung mit der Zahl, die durch die Werte richtung 37 verbunden. Im Falle eines Vielpolsynchros oder 45 auf den Leitungen ING 1 dargestellt werden und weniger Vielpolresolvers geht der Ausgang des Wandlers 12 durch einen bedeutsame Daten führen als die Leitungen, die dem Ausgang Zyklus von Werten, und zwar so oft, wie es der Anzahl der Pole der Leitungen entsprechen, welche mit dem Adresseingang des entspricht. Jeder Durchgang durch den Zyklus entspricht einer Nurlesespeichers 39 verbunden sind.

Drehbewegung des Synchros oder Resolvers um 360VP, wobei 5. Den während des Arbeitsschritts 4 erhaltenen Korrektur-P die Anzahl der Pole ist. Um einen Synchro bzw. Resolver die- 50 wert zur Korrekturzahl am Eingang ING 2 vom Nurlesespei-ser Art zur Winkelmessung über den Bereich einer ganzen eher 38 und zu der Zahl am Eingang ING 1 addieren und die so

Umdrehung hinweg zu verwenden, müssen diese Zyklen ange- erhaltene Zahl dem Ausgang der zentralen Datenverarbei-zeigt und gezählt werden. Das wird durch einen Indikator mit tungsvorrichtung 37 zuführen.

Zähler bewirkt, der, wenn die Signale auf den Leitungen 25 ', Der Ausgang der letzteren ist mit dem Eingang eines zwei-

25" von der binären 11 zur binären 00 wechseln, einem gespei- 55 ten Wandlers 23 verbunden, welcher die binären Daten in cherten Zählwert eine Eins hinzufügt. Wenn das Signal auf den binärkodierte Dezimaldaten umwandelt. Mit dem Ausgang des Leitungen 25', 25" vom binären 00 zum binären 11-Signal zweiten Wandlers 23 ist eine Anzeigevorrichtung 24 verbun-

wechselt, zieht er vom Zählergebnis eine Eins ab. Der Ausgang den. Sowohl die Anzeigevorrichtung 24 als auch der zweite dieses Indikators weist drei Leitungen auf, wenn der Synchro/ Wandler 23 sind durch Signale von der Steuervorrichtung 40 Resolver acht Pole hat, und dient dazu, um den gespeicherten 60 gesteuert, nachdem die Signale den Steuereingängen der zentra-Zählwert dem Adresseingang eines Lesespeichers 38 zuzufüh- len Datenverarbeitungsvorrichtung 37 zugeführt worden sind, ren. Letzterer gibt an seinem Ausgang eine Korrekturgrösse ab, Auf diese Weise kann die am Ausgang der letzteren dargestellte die für den betreffenden Sektor der mechanischen Umdrehung Zahl in Übereinstimmung mit dem Arbeitsschritt 5 mittels der charakteristisch ist, in dem der Synchro oder Resolver angeord- Anzeigevorrichtung 24 angezeigt werden.

net ist. 65 Der elektromechanische Positionsanzeiger lässt sich in vie-

Der Ausgang des Indikators mit Zähler ist auch mit drei len Beziehungen abwandeln. Beispielsweise können die Aus-Eingangsleitungen für den am weitesten links stehenden Bit senseiten der Statorplatten der Fig. 1,3,5,12,13 mit Sekundäreiner Gruppe von Eingangsleitungen ING 1 der zentralen Wicklungen versehen werden.

G

9 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE von mindestens einer mindestens angenähert rechteckigen Spi-

1. Drehmeldeeinrichtung mit zwei relativ zueinander rale mit zwei einander gegenüberliegenden, parallelen Seiten bewegbaren Bauteilen (7 ' ; 8,9 oder 10 ; 11,12 ; oder 15 ; 18,19), hat, die parallel zu den parallelen Oberflächen der Bauteile (7 ' ; von denen der erste (7' ; 10; 15) eine Primärspule (1 ; 16,17) auf- 8,9 bzw. 15,18,19) angeordnet sind.

weist, um einen magnetischen Fluss im wesentlichen senkrecht 5 9. Drehmeldeeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch zu einer Oberfläche zu erzeugen, die sich in der Bewegungsrich- gekennzeichnet, dass diejenigen Leiter von der bzw. jeder Spi-

tung erstreckt, wenn sie mit Wechselstrom gespeist ist, wobei rale der Primärspule ( 1 ; 16 ; 17), die sich quer zur Bewegungs-

der Fluss mindestens in der Bewegungsrichtung auf bestimmte richtung der Bauteile (T ; 8,9 ; 10 ; 11, 12 ; 15 ; 18,19) erstrecken,

Weise variiert, und von denen der zweite Bauteil (8,9 ; 11,12 ; gegenüber den entsprechenden Leitern jeder Sekundärspule (2,

18,19) mindestens zwei gegeneinander versetzte Sekundärspu- io 4; 3,5 oder 20,21) unter einem spitzen Winkel geneigt sind,

len (2,4; 3,5 oder 20,21 ) mit Endanschlüssen aufweist, zwi- dass die quer verlaufenden Leiter jeder Sekundärspule (2,4; 3,

sehen denen jeweils ein Wechselstrom erzeugt wird, dessen 5 oder 20,21) oder der Primärspule (1 ; 16; 17) im wesentlichen

Amplitude von der Stellung relativ zur Primärspule ( 1 ; 16,17) senkrecht zur Bewegungsrichtung angeordnet sind und dass der für die entsprechende Sekundärspule (2,4; 3, 5 oder 20,21) spitze Winkel so bemessen ist, dass der in Bewegungsrichtung abhängt, dadurch gekennzeichnet, 15 gemessene Abstand zwischen den Enden jedes quer verlaufen-

a) dass die Leiter in allen Spulen ( 1 ; 16,17 bzw. 2,4 ; 3,5 den Leiters der Primärspule ( 1 ; 16 ; 17) oder jeder Sekundäroder 20,21 ) ununterbrochen mit ihren Lagerteilen (7 ' ; 10 ; 15 spule (2,4 ; 3, 5 oder 20, 21 ) grösser als der Leiterabstand der bzw. 8,9 ; 11,12 ; 18,19) verbunden sind ; quer verlaufenden Leiter in der anderen Spule oder den ande-

b) dass einer (8,9 ; 11,12 ; 18,19) der bewegbaren Bauteile ren Spulen ist (Fig. 1,3, 5a und 5b).

zwei einander zugekehrte, einander parallele Oberflächen auf- 20 10. Drehmeldeeinrichtung nach Anspruch 8 oder 9,

weist ; dadurch gekennzeichnet, dass der kürzeste, quer zur Bewe-

c) dass zwischen letzteren der andere Bauteil (7 ' ; 10 ; 15) pia- gungsrichtung verlaufende Leiter der Sekundärspule (2 bis 5) ziert ist und zwei zweite einander parallele Oberflächen auf- länger ist als der längste, quer zur Bahn verlaufende Leiter in weist, von denen jede parallel zu und dicht an der zugeordneten der Primärspule (1).

ersten parallelen Oberfläche angeordnet ist ; 25 11. Drehmeldeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis d) dass die Wicklung jeder Sekundärspule (2,4; 3,5 oder 20, 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspule (1 ; 16,17) 21) am zweiten Bauteil (8,9; 11,12; 18,19) mit den einander ein zyklisch wiederholtes Wicklungsmuster aufweist, zugekehrten Oberflächen innerhalb jedes Polschritts in minde- 12. Drehmeldeeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch stens zwei Abschnitte unterteilt ist, wobei jede Oberfläche gekennzeichnet, dass die Sekundärspulen (2 bis 5) im wesentli-jeweils einen Abschnitt enthält ; und 30 chen gleichartig sind und dass jede Sekundärspule (2 bis 5) eine e) dass die in Abschnitte unterteilte Primärspule ( 1 ; 16,17) Vielzahl von Teilspulen (Ai bis A4, Bi bis B4) aufweist, von am ersten Bauteil (7' ; 10; 15) so verteilt ist, dass der magneti- denen jede auf dieselbe Art wie die Primärspule (1) gewickelt sehe Fluss jedes Abschnittes über eine Fläche verteilt ist, die in ist, und zwar mindestens über einen halben Zyklus derselben der Bewegungsrichtung die gleiche Ausdehnung besitzt wie die- (Fig. 3 und 5).

jenige jedes Sekundärspulenabschnittes, und dass die Primär- 35 13. Drehmeldeeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch spule (1 ; 16,17) symmetrisch über die einander parallelen gekennzeichnet, dass jede Sekundärspule (2 bis 5) in ähnlicher

Oberflächen des ersten Bauteils (7 ' ; 10 ; 15) verteilt ist. Weise wie die Primärspule ( 1 ) gewickelt ist, und zwar über
2. Drehmeldeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch einen ganzen Zyklus derselben (Fig. 1).

gekennzeichnet, dass die Primärspule (1 ; 16,17) verschiedene 14. Drehmeldeeinrichtung nach Anspruch 12 oder 13,

Polschritte aufweist und dass die Sekundärspulen (2 bis 5) 40 dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Bauteile Wicklungen aufweisen, um auf magnetischen Fluss von mehr (7' ; 10; 15 bzw. 8,9; 11, 12; 18,19) wechselseitig drehbeweglich als einem Polschritt der Primärspule (1 ; 16,17) anzusprechen. befestigt sind und dass zwei Sekundärspulen (2,4 ;3,5 ;20,21)
3. Drehmeldeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch vorhanden sind, die wechselseitig um 90° gegeneinander vergekennzeichnet, dass für jede Sekundärspule (2,4; 3, 5;oder20, setzbar sind (Fig. I,3und5).

21 ) auf einer der Oberflächen einem halben Polschritt der Pri- 45 15. Drehmeldeeinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, märspule ( 1 ; 16,17) entsprechende Wicklungsteile (A, B) und dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Teile auf der anderen Oberfläche Wicklungsteile (A2, B2) plaziert wechselseitig drehbeweglich befestigt sind und dass drei Sekun-sind, die der anderen Hälfte eines Polschritts entsprechen (Fig. därspulen (R, S, T; Ri', Si', Ti') vorhanden sind, die wechselsei-3 und 5). tig um 120° gegeneinander versetzt sind (Fig. 12 und 13).
4. Drehmeldeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 50 16. Weg- und Winkelmesseinrichtung mit einer Drehmelde-gekennzeichnet, dass alle Sekundärspulen (2,4; 3,5), die einem einrichtung nach Anspruch 1, wobei zum Ableiten von Werten vollen Polschritt entsprechen, abwechselnd auf einer und der von der Wechselspannung entsprechend der relativen Stellung anderen der beiden Oberflächen ihres Lagerteils angeordnet Klemmen (Si bis S3) von Sekundärspulen (10b, 10c, lOd) der sind (Fig. la). Drehmeldeeinrichtung (10) mit einer elektronischen Verarbei-
5. Drehmeldeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 55 tungsvorrichtung (37) verbunden sind, dadurch gekennzeich-

4, dadurch gekennzeichnet, dass alle Wicklungen als gedruckte net, dass

Schaltkreise ausgebildet sind. eine mit der Verarbeitungsvorrichtung (37) verbundene
6. Drehmeldeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch elektronische Speichervorrichtung (38,39) mit einer Vielzahl gekennzeichnet, dass alle einander parallelen Oberflächen kon- von Speicherstellen vorgesehen ist, die unter Ansprechen auf zentrische Zylinderoberflächen sind (Fig. 2). 60 von der Wechselspannung abhängige Adresssignale einzeln
7. Drehmeldeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis adressierbar und einem Adresseingang der Speichervorrich-

5, dadurch gekennzeichnet, dass einer der beiden Teile (15 ; 18, tung (38,39) zuführbar sind, wobei die Speichervorrichtung

19) im wesentlichen plattenförmig ist, dass die Teile wechselsei- (38,39) zur Speicherung von Korrekturwerten ausgebildet ist, tig um eine Achse ( 14) drehbeweglich sind und dass die Primär- die Winkel- bzw. Linearwerten der Stellung in der Bewegungsspule (16, 17; 23) im wesentlichen ringförmig ausgebildet und 65 richtung von Bauteilen der Drehmeldeeinrichtung (10) entspre-auf die Drehachse ( 14) zentriert ist (Fig. 4 und 5). chen, sowie zur Erzeugung von Korrektursignalen, die die Kor-
8. Drehmeldeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis rekturwerte darstellen, und dass

7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spule (1 bis 5) die Form die Verarbeitungsvorrichtung (37) mit Eingängen für Kor-

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rektursignale versehen ist, um die Messwerte in Übereinstimmung mit den Korrekturwerten zu korrigieren und um Ausgangssignale zu liefern, die je einen so korrigierten Messwert darstellen (Fig. 14).
17. Weg- und Winkelmesseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung (38,39) vom energieunterbruchunabhängigen Typ ist.
18. Weg- und Winkelmesseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung (38, 39) vom Nurlesetyp ist.