DE3218745C2

DE3218745C2 - Device for supplying voltage to inductive sensors

Info

Publication number: DE3218745C2
Application number: DE19823218745
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. 8520 Erlangen Papiernik
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-05-18
Filing date: 1982-05-18
Publication date: 1984-10-25
Also published as: DE3218745A1; JPS58212358A

Abstract

Zur Sinus/Cosinus-Spannungsversorgung von induktiven Meßgebern, wie z.B. Drehmeldern bei Werkzeugmaschinen, werden Rechteckimpulsfolgen alternierender Polarität be nutzt, bei denen die Impulsbreiten jeweils einem Viertel der Pulsperiode entsprechen. Hierdurch wird die Belastung des Netzgerätes verringert.For the sine / cosine voltage supply of inductive encoders, e.g. resolvers in machine tools, square-wave pulse trains of alternating polarity are used, in which the pulse widths each correspond to a quarter of the pulse period. This reduces the load on the power supply unit.

Description

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Die Erfindung oezieht sich auf eine Einrichtung zur Spannungsversorgung von ^nduktivjn Meßgebern, bei der aus Gleichspannung mitte's einer Schaltvorrichtung zwei Spannungen gleicher Periode e zeugbar sind, deren Grundwellen von gleicher Amplitude und um 90 Grad elektrisch gegeneinander phasenverschoben sind und bei der zur Aussteuerung der Schaltvorrichtung zwei um 90 Grad elektrisch gegeneinander versetzte Rechteckspannungen dienen.The invention relates to a device for supplying voltage to inductive sensors which two voltages of the same period e can be generated from DC voltage in the middle of a switching device, whose Fundamental waves of the same amplitude and electrically phase-shifted by 90 degrees are and in the case of the control of the switching device two electrically offset by 90 degrees from one another Square-wave voltages are used.

Zur Spannungsversorgung von Drehmeldern oder ähnlich arbeitenden linearen induktiven Meßsystemen werden in vielen Fällen um 90 Grad elektrisch phasenverschobene Rechteckspannungen benutzt, die relativ einfach mit hoher Genauigkeit digital erzeugbar sind (vgl. z. B. DE-PS 28 12 187). Von diesen Rechteckspannungen werden für die eigentliche Messung nur die Grundwellen benötigt.For the power supply of resolvers or similarly working linear inductive measuring systems In many cases, square-wave voltages that are electrically phase-shifted by 90 degrees are used, which are relatively can be easily generated digitally with high accuracy (cf. z. B. DE-PS 28 12 187). Of these square-wave voltages only the fundamental waves are required for the actual measurement.

Da die digital erzeugten Rechteckspannungen normalerweise nicht den erforderlichen Leistungspegel haben, wird mit ihnen eine aus einem Netzgerät stammende Gleichspannung gesteuert.Since the digitally generated square wave voltages usually do not have the required power level, they are used to control a DC voltage from a power supply unit.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Spannungsversorgung so zu steuern, daß die Belastung des die Gleichspannung liefernden Netzgerätes verringert wird oder umgekehrt, daß mit dem gleichen Netzgerät eine höhere Nutzleistung an die Meßsysteme abgegeben werden kann.The object of the present invention is to control the voltage supply so that the load of the power supply supplying the DC voltage is reduced or vice versa that with the same Power supply unit a higher useful power can be delivered to the measuring systems.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rechteckspannungen derart zur Aussteuerung der Schaltvorrichtung miteinander logisch verknüpft sind, daß an den Ausgängen der Schaltvorrichtung zwei um 90 Grad elektrisch gegeneinander phasenverschobene Rechteckimpulsfolgen alternierender Polarität anstehen, bei denen die Impulsbreiten und die Impulspausen jeweils einem Viertel der Pulsperiode entsprechen.According to the invention, this object is achieved in that the square-wave voltages are used for modulation the switching device are logically linked to one another that at the outputs of the switching device two Square pulse trains of alternating polarity that are electrically phase-shifted by 90 degrees are present, in which the pulse widths and the pulse pauses each correspond to a quarter of the pulse period.

Die Schaltvorrichtung besteht vorteilhafterweise aus Brückenschaltiingen, in deren Zweigen die kontaktlosen Schalter liegen. Zur Ansteuerung der Schalter dienen dann logische Gatter, denen die Rechteckspannungen und deren Komplementärwerte zugeführt sindThe switching device advantageously consists of bridge circuits, in whose branches the contactless ones Switches lie. Logical gates, which are connected to the square-wave voltages, are then used to control the switches and their complementary values are supplied

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher erläutert; es zeigtThe invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment shown in the drawing; it shows

F i g. 1 ein Prinzipschaltbild einer Anordnung, in der die erfindungsgemäße Einrichtung verwendet wird,F i g. 1 shows a basic circuit diagram of an arrangement in which the device according to the invention is used,

F i g. 2 den Aufbau der Schaltvorrichtung zum Erzeugen der Pulsfolgen,F i g. 2 the structure of the switching device for generating the pulse trains,

F i g. 3 die Erzeugung der Steuerspannungen für die Schaltvorrichtung,F i g. 3 the generation of the control voltages for the switching device,

Fig.4 die Verhältnisse bei der Verwendung von Rechteckspannungen und4 shows the relationships when using Square wave voltages and

F i g. 5 die Verhältnisse bei der Verwendung von Pulsfolgen. F i g. 5 the relationships when using pulse trains.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, wird eine aus einem Netzgerät 1 stammende Gleichspannung Ub einer Schaltvorrichtung 2 zugeführt, die hieraus zwei um 90 Grad gegeneinander phasenverschobene Rechteckimpulsfolgen gemäß F i g. 5 erzeugt. Diese Rechteckimpulsfolgen die mit ipsin und /^_n, bezeichnet sind, werden den Statorwicklungen eines Drehmelders 3 zugeführt. Die Phasenverschiebung der an der Rotorwicklung dieses Drehmelders 3 abgegriffenen Spannungen wird in einer Auswertesüife 4 erfaßt und ist ein Maß für die jeweilige Drehstellung des Drehmelders 3. Dieser Wert dient dann z. B. als Wegistwsrt für eine numerische Steuerung 5. In dieser numerischen Steuerung 5 werden digital, wie z. B. aus der eingangs genannten Patentschrift bekannt, die zur Ansteuerung der Schaltvorrichtung 2 erforderlichen um 90 Grad elektrisch phasenverschobenen Rechteckspannungen sin/cos erzeugt.As shown in FIG. 1, a direct voltage Ub originating from a power supply unit 1 is fed to a switching device 2, which generates two rectangular pulse sequences according to FIG. 5 generated. These square pulse sequences , which are designated by ipsin and / ^ _n , are fed to the stator windings of a resolver 3. The phase shift of the voltages tapped at the rotor winding of this resolver 3 is recorded in an evaluation unit 4 and is a measure of the respective rotational position of the resolver 3. This value is then used, for. B. as Wegistwsrt for a numerical control 5. In this numerical control 5 digital, such. B. from the patent mentioned at the outset, which generates 90 degrees of electrical phase-shifted square-wave voltages sin / cos required to control the switching device 2.

Fig.3 zeigt in den ersten beiden Zeilen diese um 90 Grad gegeneinander verschobenen Rechteckspannungen sin/cos gleicher Amplitude und gleicher Periode. Aus diesen Spannungen werden durch UND-Verknüpfungen zwischen sinus und cosinus bzw. zwischen den Komplementärwerten sin und cos die in den Zeilen 4 bis 6 von Fig.3 dargestellten Pulsfolgen abgeleitet. In the first two lines, FIG. 3 shows these square-wave voltages sin / cos of the same amplitude and the same period, which are shifted by 90 degrees relative to one another. The pulse sequences shown in lines 4 to 6 of FIG. 3 are derived from these voltages by AND operations between sin and cos or between the complementary values sin and cos.

Dies wird schaltungstechnisch mit Hilfe der in F i g. 2 vorgesehenen logischen Gatter 23 und 26 vorgenommen. Am Ausgang dieser Gatter stehen somit die in den Zeilen 3 bis 6 in F i g. 3 gezeichneten Steuerspannungen zur Verfugung. Diese Steuerspannungen werden zum Ansteuern von Schaltern 22 bzw. 25 in den beiden Brükkenschaltungen 21 und 24 benutzt. Die eingezeichneten Schalter sollen sich dann immer bei positiver Logik im Zustand »Ein« befinden, wenn das zugeordnete Steuersignal positiv ist. Durch die Anordnung der Schalter 22 und 25 in den Brückenzweigen der beiden Brücken 21 und 24, werden aus der Brückengleichspannung Ub die in den ersten beiden Zeilen von F i g. 5 gezeigten beiden Pulsfolgen /^„, und i_psl„ erzeugt.In terms of circuitry, this is done with the aid of the in FIG. 2 provided logic gates 23 and 26 made. At the output of these gates there are thus those in lines 3 to 6 in FIG. 3 control voltages are available. These control voltages are used to control switches 22 and 25 in the two bridge circuits 21 and 24. The switches shown should always be in the "On" state with positive logic if the assigned control signal is positive. Due to the arrangement of the switches 22 and 25 in the branches of the two bridges 21 and 24, the DC voltage Ub of the bridge shown in the first two lines of FIG. 5 shown two pulse trains / ^ ", and i _psl " generated.

In der tatsächlichen Realisierung wird die Brückenschaltung nicht mit mechanischen Schaltern, sondern vorteilhafterweise mit elektronischen Schaltern in Form von Schalttransistoren oder dergleichen aufgebaut.In the actual implementation, the bridge circuit not with mechanical switches, but advantageously with electronic switches in the form constructed of switching transistors or the like.

F i g. 4 und 5 zeigen ferner die Gegenüberstellung von Belastung des Netzgerätes bei der Verwendung von Rechteckwechselspannungen und beim Pulsbetrieb.F i g. 4 and 5 also show the comparison of FIG Load on the power supply unit when using square-wave alternating voltages and with pulsed operation.

Sei z. B. angenommen, daß bei der bekannten Lösung nach Fig.4 die Amplituden der beiden phasenverschobenen Rechteckspannungen //?„„ und /«„,, jeweils a betragen, so ergibt sich für die Belastung des Netzgerätes eine Leistung, die dem Wert 2a proportional ist (Zeile 3, F i g. 4). Damit die Grundschwingungsamplitude bei gepulsten Betrieb die gleiche Amplitude wie bei SpeisungBe z. B. assumed that in the known solution according to Figure 4, the amplitudes of the two phase-shifted Square-wave voltages //? "" And / «" ,, each amount to a, this results in an output for the load on the power supply that is proportional to the value 2a (line 3, F i g. 4). So that the fundamental oscillation amplitude with pulsed operation is the same as with excitation

mit Rechteckspannung hat, muß bei den hier vorliegenden Verhältnissen, bei denen die Impulsbreite ΔΤgleich einem Viertel der Pulsperiode Tist die Amplitude b der gepulsten Spannung um den Betrag ]/2 größer als im Falle der Rechteckspannung gewählt werden. Dies ergibt als Belastung für das Netzgerät eine dem Wert a · ψί proportionale Größe (Zeile 3, Fig. 5); & h. das Netzteil wird beim Pulsbetrieb um den Faktor j/Σgeringer belastet als bei reiner Rechteckeinspeisung.with square-wave voltage, with the conditions present here, in which the pulse width ΔΤ is equal to a quarter of the pulse period T, the amplitude b of the pulsed voltage must be selected by the amount ] / 2 greater than in the case of the square-wave voltage. As a load for the power supply unit, this results in a quantity proportional to the value a · ψί (line 3, FIG. 5); & H. the power supply is loaded by a factor of j / Σ less in pulsed operation than in the case of a pure square-wave feed.

Ein weiterer Vorteil des Pulsbetriebes gegenüber dem Rechteckbetrieb ist auch noch darin zu sehen, daß auf besondere Maßnahmen verzichtet werden kann, um ein Schaltungsüberlappen in den Brückenzweigen zu vermeiden, da bei dem Pulsbetrieb der Brückenstrom zwischen zwei Impulsen kurvenformbedingt ohnehin gleich Null ist.Another advantage of the pulse operation compared to the square wave operation can also be seen in the fact that special measures can be dispensed with in order to prevent a circuit overlap in the bridge branches Avoid, since in pulse operation the bridge current between two pulses is due to the shape of the curve anyway equals zero.

Beim reinen Rechteckbetrieb hingegen muß durch eine Zusatzbeschaltung sichergestellt sein, daß der eine Brückenzweig zuerst ausschaltet, bevor der andere einschaltet, um ein kurzzeitiges Kurzschließen des Netzteils zu verhindern.In the case of pure square-wave operation, however, an additional circuit must ensure that the one Bridge arm switches off first before the other switches on, in order to briefly short-circuit the power supply unit to prevent.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

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Claims

Patent claims:

1. Device for the voltage supply of inductive transducers, in which two voltages of the same period can be generated from direct voltage by means of a switching device, the fundamental waves of the same amplitude and electrically phase-shifted by 90 degrees and in which two voltages electrically offset by 90 degrees against each other to control the switching device Square-wave voltages are used, characterized in that the square-wave voltages are logically linked to one another to control the switching device (2) in such a way that two rectangular pulse sequences of alternating polarity, electrically phase-shifted by 90 degrees, are present at the outputs of the switching device (2), in which the pulse widths (Δ T ) and the pulse pauses each correspond to a quarter of the pulse period (T).

2. Device according to claim 1, characterized in that the switching device (2) consists of bridge circuits (21,24), in the branches of which there are contactless switches (22, 25) and that for control the switch logic gates (23, 26) are used to which the square-wave voltages are fed.

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