WO1989004458A1 - Process and circuitry for determining the angle of rotation of a rotatably mounted electric winding - Google Patents

Process and circuitry for determining the angle of rotation of a rotatably mounted electric winding Download PDF

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WO1989004458A1
WO1989004458A1 PCT/EP1988/000997 EP8800997W WO8904458A1 WO 1989004458 A1 WO1989004458 A1 WO 1989004458A1 EP 8800997 W EP8800997 W EP 8800997W WO 8904458 A1 WO8904458 A1 WO 8904458A1
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rotor winding
angle
rotation
winding
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PCT/EP1988/000997
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Inventor
Gunter Schulze
Norbert Normann
Original Assignee
Doduco Gmbh + Co. Dr. Eugen Dürrwächter
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/247—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using time shifts of pulses

Definitions

  • the invention relates to a method with the features specified in the preamble of claim 1.
  • a method which is used to operate an inductive resolver, is known from DE-Z "Industrial Electronics + Electronics", 30th year, 1985, No. 9, pages 62-69.
  • the resolver mainly consists of a stator with two identical electrical windings which are crossed at a right angle (hereinafter referred to as stator windings) and a rotor with a further electrical winding, which is referred to below as a rotor winding.
  • one stator winding is excited with a sinusoidal alternating current and the other stator winding is excited with a cosine-shaped alternating current with a matching frequency.
  • a rotating magnetic field is created which induces an alternating electrical voltage in the rotor winding.
  • the time span between the passage of the field strength vector through a given angular position and the next positive or negative zero crossing of the alternating voltage in the rotor winding is measured.
  • This time period is directly proportional to the current angle of rotation position of the rotor winding in relation to the predetermined angle of rotation position of the field strength vector of the rotating field.
  • the positive zero crossing of the AC voltage is understood here to mean that zero crossing at which the sign of the AC voltage changes from negative to positive; Accordingly, the negative zero crossing is understood to mean that at which the sign of the alternating voltage changes from positive to negative.
  • the period of time to be measured is ended either only by the positive or only by the negative zero crossing of the induced AC voltage in order to rule out a 180 ° ambiguity in the determination of the angle of rotation position.
  • the amplitude of the rotating magnetic field is independent of the angle of rotation when the two windings ein ⁇ like are provided on the other equal and if "they are supplied with alternating currents of the same amplitude.
  • an alternating electric voltage is induced whose amplitude is also essentially independent of the angle of rotation position, which facilitates the evaluation of the induced alternating voltage.
  • the position of the rotating field strength vector is selected from which the time difference to the zero crossing of the AC voltage in the rotor winding is measured.
  • a position of the field strength vector that is as easily as possible ascertainable, in particular such a position that is caused by the zero crossing of the current strength of a the two alternating currents fed into the stator windings are identified; this is also the case with the known resolver evaluation principle.
  • the time period to be measured is then represented as the time period between two successive zero crossings of two sinusoidally fluctuating electrical signals.
  • the time period is measured digitally by feeding a sequence of electrical pulses into an electronic counter, which is derived from the first zero crossing Signal is started and stopped by a signal derived from the second zero crossing.
  • the frequency of the pulse train with the aid of which the respective period of time is measured, must of course be large compared to the frequency of the alternating currents fed into the stator windings.
  • a disadvantage of the known resolver is that the angular position is determined at a fixed measuring rate, which is determined by the frequency of the exciting alternating currents.
  • the object of the invention is to remedy this by changing the measuring method as simply as possible, which can be implemented with relatively low circuit complexity, and enables a denser sequence of determinations of the angle of rotation position when the rotor is rotating.
  • the invention uses a simple extrapolation method.
  • the speed of rotation of the rotor is first determined by forming the angle difference from two successive measurements of the angle of rotation position.
  • a separate time measurement is not necessary to determine the rotational speed, since the determination of the rotational angle position takes place in the same cycle of the exciting alternating current, so that the additional circuitry required for this is low.
  • the Time period until this next subsequent determination of the rotor position is filled with arithmetically extrapolated position values.
  • angle values measured with a slow cycle frequency of the exciting alternating current
  • the extrapolation provides precise angle values.
  • the extrapolated angle values can still reproduce the actual angle of rotation position of the rotor in a fairly good approximation.
  • the positive or negative angular acceleration of the rotor winding is determined from two successive determinations of the rotational speed and from the (constant) time period between them, and assuming an angular acceleration that remains constant in the time period until the next position is determined for this period of time for the next position determination, the intermediate values of the angle of rotation position taking into account the previously measured acceleration are calculated by extrapolation.
  • the best way to achieve the necessary arithmetic circuit is to use a microprocessor, which can also be used to calculate the rotational speed.
  • the increments or decrements of the last measured angle of rotation position determined by extrapolation are only small, and accordingly the associated increase or decrease in the counter reading, which indicates the current angle of rotation position of the rotor, is relatively small, which leads to a relatively large statistical error range.
  • the statistical error range can advantageously be reduced by a trick, in that extrapolation not only uses the last two measurements of the angle of rotation position, but also uses a larger number of previous measurements of the angle of rotation and the rotor speed remains approximately the same just an average education.
  • a circuit arrangement which is particularly suitable for carrying out the method according to the invention is the subject of patent claim 5. This circuit arrangement is described in more detail below with reference to the attached block diagram.
  • the resolver consists of two mutually identical stator windings 1 and 2 which intersect at a right angle and a rotor winding 3 which is rotatably mounted in relation thereto and which is only shown in the block diagram arranged laterally next to the stator windings 1 and 2, specifically implemented rotary detector is arranged such that the axis of rotation running through a center at right angles to the longitudinal axis of the rotor winding 3 coincides with that
  • Axis 12 which runs at right angles to the longitudinal axis of the two stator windings 1 and 2 both through the center of one and through the center of the other stator winding (this axis 12 runs perpendicular to the plane of the drawing in the drawing).
  • two controllable current sources 4 and 5 are provided, one of which for feeding a sinusoidal alternating current into one stator winding 1 and the other for feeding a further sinusoidal alternating current of the same frequency and the same amplitude, but shifted in phase by —k— with respect to the first alternating current, into which the other stator winding 2 feeds.
  • the sinusoidal alternating current is generated by a digital method, as described for example in DE-OS 36 43 389.
  • a quartz oscillator 6 is provided which oscillates at a constant frequency, for example at 20 MHz.
  • This oscillator 6 immediately clocks an address counter 7 with a predetermined number (for example 1024) addresses for a corresponding number of support points for the generation of the sinusoidal or cosine-shaped alternating current.
  • the address counter 7 is followed by a read-only memory 10 (ROM) and a digital-to-analog converter 14, which controls the two current sources 4 and 5 in the same cycle with which the address counter 7 is switched on by the oscillator 6 that in the time interval assigned to the respective support point they emit a current with a predetermined strength stored at the address of the support point.
  • the rotating magnetic field generated by feeding these alternating currents into the stator windings 1 and 2 induces a sinusoidal alternating voltage in the rotor winding 3.
  • the time span between a zero crossing of the alternating current, which is fed into the stator winding 1 or into the stator winding 2, and the next following zero crossing of the alternating voltage in the rotor winding 3 is measured.
  • the rotor winding 3 is connected to a detection circuit 8 for the zero crossing (zero crossing detector), the output of which is connected to the stop input of a position counter 9.
  • This position counter 9 receives its start signal from the address counter 7, which emits a signal in each sine or cosine cycle when calling up a specific address, for example when calling up the first address of a cycle, which starts the position counter 9. Between this start pulse and the next stop pulse emitted by the zero crossing detector 8, this position counter counts 9 pulses which are transmitted to it by the oscillator 6, the frequency of which is, for example, 20 MHz, which is high compared to the frequency of the alternating currents which the stator windings 1 and 2 irritate.
  • the counter reading of the position counter 9 is a direct measure of the rotational angle position of the rotor winding 3.
  • the position of the rotor winding can be displayed digitally by means of a display device 13 or displayed analogously after appropriate conversion or output in some other way .
  • the position counter 9 is followed by an output counter 15, in which the counter reading of the position counter 9 at the end of each measuring cycle, which coincides with the response of the zero crossing detector 8, is transmitted as the initial counter reading.
  • the rotor position is determined in time with the frequency of the magnetic rotating field, but can also be determined with twice the frequency if the position counter 9 is, for example, with each zero crossing of the alternating current in one or the other stator winding 1 or
  • a microprocessor 11 is provided, which is also clocked by the oscillator 6 and to which the results of the determination of the angle of rotation position are transmitted in the form of the counts of the position counter 9.
  • the microprocessor 11 calculates an angle difference from successive rotational angle position determinations, and since this takes place in a constant cycle, the angle difference is directly proportional to the rotational speed.
  • a preloadable up counter 16 is also provided. It could be a meter that has the same capacity as that. Position counter 9 and the output counter 15; but it can also have a lower capacity For example, the position counter 9 and the output counter 15 can have a capacity of 14 bits, while the up counter 16 has only a capacity of 10 bits.
  • the capacity of the up counter 16 is used in such a way that it overflows at the end of a period in which the position counter 9 has counted a number of counting pulses corresponding to an angle of 0 to 360 °; it is therefore not supplied with the same counter clock as the position counter 9, but with a clock divided down in a ratio of 1:16; a frequency divider 1'9 is provided for this.
  • the preloadable up counter 16 is synchronized with the measurement of the angle of rotation position at each cycle start of the position counter 9. It runs freely between the angle of rotation position measurements. It is preloaded by the microprocessor 11 with the most significant 10 bits of the rotational speed and then counted up with 1/16 of the counting clock of the position counter. In the event of an overflow, the up counter 16 automatically recharges to the value of the rotational speed at which it was precharged and emits an overflow pulse as a counting pulse to the output counter 15 in order to increase its counter reading, depending on the direction of rotation of the rotor or humiliate.
  • the up-counter Because the up-counter is precharged to a counter reading corresponding to the rotational speed, it acts as a clock divider, the part ratio of which is determined by the Speed is determined. If the rotor is at rest, the up counter does not overflow before the position counter 9 transmits the next measured angle of rotation position to the output counter 15, and no extrapolated intermediate values are output. The faster the rotor rotates, the higher the counter reading to which the up counter 16 is precharged, and the denser the result of the overflow impulses which increase or decrease the counter reading of the output counter 16 and thereby cause extrapolated position indicators.
  • the micro- The processor calculates the angular acceleration from successive rotational speed measurements and corrects the extrapolated angular values as a function of the angular acceleration as long as the angular acceleration does not exceed a maximum value.
  • the microprocessor 11 Since the microprocessor 11 is already set up to determine the rotational speed, this can also be displayed by a display device 17, and since the count of the output counter 15 is either increased or decreased depending on the direction of rotation of the rotor by the overflow pulses coming from the up counter 16 , the direction of rotation can also be displayed by a further display device 18.

Abstract

In a process for determining the angle of rotation of a rotatably mounted electric winding (rotor winding 3), a rotary magnetic field whose field strength vector rotates at a much higher rotational speed than the rotor winding (3) is generated at the site of the latter. The time interval between the passage of the field strength vector through a predetermined angle of rotation and the next positive or negative zero passage of the alternating electric voltage induced by the rotary magnetic field in the rotor winding (3) is measured. As the rotor winding (3) moves, the angle position is determined from two consecutive measurements of this type and the rotational speed of the rotor winding (3) is determined from the time interval between them, and assuming constant rotational speed in the time interval until the next determination of position, intermediate values of the angular position are calculated by linear extrapolation in order to obtain a fast output of data concerning the angular position of the rotor winding (3).

Description

Verfahren zum Bestimmen der Drehwinkel¬ stellung einer drehbar gelagerten elektri¬ schen Wicklung und Schaltungsanordnung zur Ausführung des Verfahrens Method for determining the angle of rotation position of a rotatably mounted electrical winding and circuit arrangement for carrying out the method
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein solches Verfahren, welches zum Betrieb eines induktiven Drehmelders dient, ist aus der DE-Z "Industrie-Elektrik + Elektronik", 30. Jahrgang, 1985, Nr. 9, Seiten 62-69, be¬ kannt. Der Drehmelder besteht hauptsächlich aus einem Stator mit zwei gleichen, unter einem rechten Winkel gekreuzten elektrischen Wicklungen (nachfolgend als Statorwicklungen bezeichnet) und aus einem Rotor mit einer weiteren elektri- sehen Wicklung, welche nachfolgend als Rotorwicklung be¬ zeichnet wird. Um die Drehwinkelstellung des Rotors relativ zum Stator zu ermitteln, wird die eine Statorwicklung mit einem sinusförmigen Wechselstrom und die andere Statorwick¬ lung mit einem cosinusförmigen Wechselstrom mit überein- stimmender Frequenz erregt. Durch Überlagerung der beiden in den Statorwicklungen erzeugten Magnetfelder entsteht ein magnetisches Drehfeld, welches in die Rotorwicklung eine elektrische Wechselspannung induziert. Zum Bestimmen der Drehwinkelstellung der Rotorwicklung wird die Zeitspanne zwischen dem Durchlauf des Feldstärkevektors durch eine vor¬ gegebene DrehwinkelStellung und dem nächsten positiven oder negativen Nulldurchgang der Wechselspannung in der Rotor¬ wicklung gemessen. Diese Zeitspanne ist direkt proportional der aktuellen Drehwinkelstellung der Rotorwicklung in Bezug auf die vorgegebene Drehwinkelstellung des Feldstärkevektors des Drehfeldes. Unter dem positiven Nulldurchgang der Wechselspannung wird hier jener Nulldurchgang verstanden, bei dem das Vorzeichen der Wechselspannung von negativ • nach positiv wechselt; entsprechend wird unter dem negativen Nulldurchgang jener verstanden, bei welchem das Vorzeichen der Wechselspannung von positiv nach negativ wechselt. Die zu messende Zeitspanne wird entweder nur durch den positiven oder nur durch den negativen Nulldurchgang der induzierten Wechselspannung beendet, um eine 180°-Zweideutigkeit der Bestimmung der Drehwinkelstellung auszuschließen.The invention relates to a method with the features specified in the preamble of claim 1. Such a method, which is used to operate an inductive resolver, is known from DE-Z "Industrial Electronics + Electronics", 30th year, 1985, No. 9, pages 62-69. The resolver mainly consists of a stator with two identical electrical windings which are crossed at a right angle (hereinafter referred to as stator windings) and a rotor with a further electrical winding, which is referred to below as a rotor winding. In order to determine the angular position of the rotor relative to the stator, one stator winding is excited with a sinusoidal alternating current and the other stator winding is excited with a cosine-shaped alternating current with a matching frequency. By superimposing the two magnetic fields generated in the stator windings, a rotating magnetic field is created which induces an alternating electrical voltage in the rotor winding. To determine the angular position of the rotor winding, the time span between the passage of the field strength vector through a given angular position and the next positive or negative zero crossing of the alternating voltage in the rotor winding is measured. This time period is directly proportional to the current angle of rotation position of the rotor winding in relation to the predetermined angle of rotation position of the field strength vector of the rotating field. The positive zero crossing of the AC voltage is understood here to mean that zero crossing at which the sign of the AC voltage changes from negative to positive; Accordingly, the negative zero crossing is understood to mean that at which the sign of the alternating voltage changes from positive to negative. The period of time to be measured is ended either only by the positive or only by the negative zero crossing of the induced AC voltage in order to rule out a 180 ° ambiguity in the determination of the angle of rotation position.
Die Amplitude des magnetischen Drehfeldes ist vom Drehwinkel unabhängig, wenn die beiden Wicklungen wie vorgesehen ein¬ ander gleich sind und wenn" sie mit Wechselströmen gleicher Amplitude gespeist werden. In die Rotorwicklung, welche sich in dem magnetischen Drehfeld bewegt, wird dann eine elektrische Wechselspannung induziert, deren Amplitude von der Drehwinkel¬ stellung ebenfalls im wesentlichen unabhängig ist, was die Auswertung der induzierten Wechselspannung erleichtert.The amplitude of the rotating magnetic field is independent of the angle of rotation when the two windings ein¬ like are provided on the other equal and if "they are supplied with alternating currents of the same amplitude. In the rotor winding, which moves in the rotating magnetic field, an alternating electric voltage is induced whose amplitude is also essentially independent of the angle of rotation position, which facilitates the evaluation of the induced alternating voltage.
Wie man bei der Durchführung des Verfahrens die Lage des rotierenden Feldstärkevektors wählt, von der aus man die Zeit¬ differenz bis zum Nulldurchgang der Wechselspannung in der Rotorwicklung mißt, ist im Prinzip gleichgültig. Zweckr-iässiger- weise wählt man jedoch eine möglichst leicht feststellbare Position des Feldstärkevektors, insbesondere eine solche Position, die durch den Nulldurchgang der Stromstärke eines der beiden in die Statorwicklungen eingespeisten Wechsel¬ ströme gekennzeichnet ist; so ist es auch bei dem bekannten Dreh¬ melder-Auswerteprinzip. Die zu messende Zeitspanne stellt sich dann als Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Null- durchgängen zweier sinusförmig schwankender elektrischer Signale dar. Die Zeitspanne wird digital gemessen, indem man eine Folge von elektrischen Impulsen in einen elektroni¬ schen Zähler einspeist, der durch ein vom ersten Nulldurchgang abgeleitetes Signal gestartet und durch ein vom zweiten Null- durchgang abgeleitetes Signal gestoppt wird. Damit diese Zeit¬ spanne mit hinreichender Genauigkeit bestimmbar ist, mύss natürlich die Frequenz der Impulsfolge, mit deren Hilfe die jeweilige Zeitspanne gemessen wird, groß sein gegen die Frequenz der in die Statorwicklungen eingespeisten Wechselströme. Nach- teilig ist bei dem bekannten Drehmelder jedoch, dass die Dreh¬ winkelstellung mit einer festen Meßrate bestimmt wird, die durch die Frequenz der erregenden Wechselströme festgelegt ist. Wenn der Rotor nicht ruht, sondern sich dreht, tritt deshalb ab einer bestimmten Drehgeschwindigkeit zunächst eine zeitliche Ver- zögerung zwischen dem Meßzeitpunkt und der Meßwertausgabe auf, und ab einer höheren Drehgeschwindigkeit wird nicht mehr jeder Winkelwert erfaßt, der bei ruhendem Rotor noch aufgelöst werden könnte. Bei kontinuierlicher Drehung des Rotors treten zwischen den gemessenen Drehwinkelstellungen Lücken auf, die mit wachsender Drehgeschwindigkeit größer werden. Die bekannte Drehmelder-Auswertun kann deshalb nicht in solchen Anwendungen eingesetzt werden, bei den es auch bei sich drehendem Rotor auf eine einigermaßen lückenlose Angabe der Drehwinkelstellungen ankommt.In principle, it does not matter how the position of the rotating field strength vector is selected from which the time difference to the zero crossing of the AC voltage in the rotor winding is measured. Expediently, however, one chooses a position of the field strength vector that is as easily as possible ascertainable, in particular such a position that is caused by the zero crossing of the current strength of a the two alternating currents fed into the stator windings are identified; this is also the case with the known resolver evaluation principle. The time period to be measured is then represented as the time period between two successive zero crossings of two sinusoidally fluctuating electrical signals. The time period is measured digitally by feeding a sequence of electrical pulses into an electronic counter, which is derived from the first zero crossing Signal is started and stopped by a signal derived from the second zero crossing. In order that this period of time can be determined with sufficient accuracy, the frequency of the pulse train, with the aid of which the respective period of time is measured, must of course be large compared to the frequency of the alternating currents fed into the stator windings. A disadvantage of the known resolver, however, is that the angular position is determined at a fixed measuring rate, which is determined by the frequency of the exciting alternating currents. If the rotor does not rest but rotates, there is therefore a time delay between the time of measurement and the measured value output from a certain speed of rotation, and from a higher speed of rotation it is no longer possible to record every angular value that could still be resolved when the rotor was stationary . With continuous rotation of the rotor, gaps occur between the measured angles of rotation, which increase as the speed of rotation increases. The known resolver evaluation can therefore not be used in applications in which there is a reasonably complete gap even when the rotor is rotating Specification of the rotational angle positions arrives.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem durch eine möglichst einfache Abänderung des Meßverfahrens abzuhelfen, welche sich mit verhältnismässig niedrigem schaltungstechnischem Aufwand verwirklichen läßt, und bei sich drehendem Rotor eine dichtere Folge von Be¬ stimmungen der Drehwinkellage ermöglicht.The object of the invention is to remedy this by changing the measuring method as simply as possible, which can be implemented with relatively low circuit complexity, and enables a denser sequence of determinations of the angle of rotation position when the rotor is rotating.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiter¬ bildungen dieses Verfahrens sind Gegenstand der Unter¬ ansprüche.This object is achieved by a method with the features specified in claim 1. Advantageous further developments of this method are the subject of the subclaims.
Die Erfindung bedient sich eines einfachen Extrapolations¬ verfahrens. Dazu wird zunächst die Drehgeschwindigkeit des Rotors ermittelt, indem aus zwei aufeinanderfolgen¬ den Messungen der Drehwinkelstellung die Winkeldifferenz gebildet wird. Eine gesonderte Zeitmessung ist zur Be- Stimmung der Drehgeschwindigkeit nicht erforderlich, da die Drehwinkelstellungsbestimmungen im gleichbleibenden Takt des erregenden Wechselstromes erfolgen, so dass der dafür erforderliche zusätzliche Schaltungsaufwand gering ist. Unter der Annahme, dass die aus zwei aufeinander- folgenden Bestimmungen der Rotorposition ermittelte Dreh¬ geschwindigkeit bis zur nächstfolgenden Bestimmung der Rotorposition gleich bleibt, wird nun erfindungsgemäß die Zeitspanne bis zu eben dieser nächstfolgenden Be¬ stimmung der Rotorposition mit rechnerisch extra¬ polierten Positionswerten ausgefüllt. Mit anderen Worten: Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden mit langsamem Takt (Frequenz des erregenden Wechsel¬ stromes) gemessene Winkelwerte extrapoliert und mit wesentlich schnellerem Takt ausgegeben.The invention uses a simple extrapolation method. For this purpose, the speed of rotation of the rotor is first determined by forming the angle difference from two successive measurements of the angle of rotation position. A separate time measurement is not necessary to determine the rotational speed, since the determination of the rotational angle position takes place in the same cycle of the exciting alternating current, so that the additional circuitry required for this is low. Assuming that the rotational speed determined from two successive determinations of the rotor position remains the same until the next subsequent determination of the rotor position, the Time period until this next subsequent determination of the rotor position is filled with arithmetically extrapolated position values. In other words: According to the method according to the invention, angle values measured with a slow cycle (frequency of the exciting alternating current) are extrapolated and output with a much faster cycle.
Dreht sich der Rotor mit konstanter Geschwindigkeit, liefert die Extrapolation genaue Winkelwerte. Bei nicht zu starken Beschleunigungen oder Verzögerungen der Rotordrehung können die extrapolierten Winkelwerte die tatsächliche Drehwinkelstellung des Rotors immer¬ hin noch in recht guter Näherung wiedergeben. Bei stärkeren Beschleunigungen oder Verzögerungen empfiehlt es sich, die durch lineare Extrapolation gewonnenen Werte noch rechnerisch zu korrigieren. Dazu wird aus zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen der Drehge¬ schwindigkeit und aus der (gleichbleibenden) Zeitspanne zwischen ihnen die positive oder negative Winkelbe¬ schleunigung der Rotorwicklung ermittelt und unter der Annahme einer in der Zeitspanne bis zur nächstfolgenden Positionsbestimmung gleichbleibenden Winkelbeschleunigung werden nun für eben diese Zeitspanne bis zur nächst- folgenden Positionsbestimmung die vorher gemessene Be¬ schleunigung berücksichtigende Zwischenwerte der Dreh¬ winkelstellung durch Extrapolation berechnet. Zur Ver- wirklichung der dafür nötigen Rechenschaltung bedient man sich am besten eines Mikroprozessors, der auch für die Berechnung der Drehgeschwindigkeit eingesetzt werden kann.If the rotor turns at a constant speed, the extrapolation provides precise angle values. In the case of accelerations or decelerations of the rotor rotation that are not too strong, the extrapolated angle values can still reproduce the actual angle of rotation position of the rotor in a fairly good approximation. In the case of stronger accelerations or decelerations, it is advisable to correct the values obtained by linear extrapolation. For this purpose, the positive or negative angular acceleration of the rotor winding is determined from two successive determinations of the rotational speed and from the (constant) time period between them, and assuming an angular acceleration that remains constant in the time period until the next position is determined for this period of time for the next position determination, the intermediate values of the angle of rotation position taking into account the previously measured acceleration are calculated by extrapolation. For sale The best way to achieve the necessary arithmetic circuit is to use a microprocessor, which can also be used to calculate the rotational speed.
Da ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Lücken (Winkelabstände) zwischen aufeinanderfolgenden Positionsbestimmungen des Rotors mit der Drehgeschwindig¬ keit des Rotors zunehmen, ist es zweckmässig, die Takt- frequenz, mit welcher Zwischenwerte der Drehwinkelstellung extrapoliert werden, mit steigender Drehgeschwindigkeit des Rotors anwachsen zu lassen.Since the gaps (angular distances) between successive position determinations of the rotor increase with the rotational speed of the rotor without using the method according to the invention, it is expedient to allow the clock frequency with which intermediate values of the rotational angle position are extrapolated to increase with increasing rotational speed of the rotor .
Umgekehrt sind bei sehr langsamen Rotordrehungen die durch Extrapolation bestimmten Inkremente bzw. Dekremente der zuletzt gemessenen Drehwinkelstellung nur klein und dem¬ entsprechend auch die damit verbundene Erhöhung bzw. Er¬ niedrigung des Zählerstandes, der die aktuelle Drehwinkel¬ stellung des Rotors angibt, relativ gering, was zu einer relativ großen statistischen Fehlerbreite führt. Bei sehr langsamen Rotordrehungen kann man jedoch die statistische Fehlerbreite mit Vorteil durch einen Kunstgriff verringern, indem man bei der Extrapolation nicht nur auf die beiden letzten Messungen der Drehwinkelstellung zurückgreift, sondern auf eine größere Anzahl zurückliegender Drehwinkel¬ messungen zurückgreift und bei annähernd gleichbleibender Drehgeschwindigkeit des Rotors einfach eine Mittelwert- bildung durchführt.Conversely, in the case of very slow rotor rotations, the increments or decrements of the last measured angle of rotation position determined by extrapolation are only small, and accordingly the associated increase or decrease in the counter reading, which indicates the current angle of rotation position of the rotor, is relatively small, which leads to a relatively large statistical error range. In the case of very slow rotor rotations, however, the statistical error range can advantageously be reduced by a trick, in that extrapolation not only uses the last two measurements of the angle of rotation position, but also uses a larger number of previous measurements of the angle of rotation and the rotor speed remains approximately the same just an average education.
Eine zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beson¬ ders geeignete Schaltungsanordnung ist Gegenstand des Patent- anspruchs 5. Diese Schaltungsanordnung wird nachstehend an¬ hand des beigefügten Blockschaltbildes näher beschrieben. Der Drehmelder besteht aus zwei untereinander gleichen, sich unter einem rechten Winkel kreuzenden Stator¬ wicklungen 1 und 2 und einer demgegenüber drehbar ge- lagerten Rotorwicklung 3, welche lediglich in dem Block¬ schaltbild seitlich neben den Statorwicklungen 1 und 2 angeordnet gezeichnet ist, im konkret ausgeführten Dreh¬ melder aber so angeordnet ist, dass die um eine im rechten Winkel zur Längsachse der Rotorwicklung 3 durch deren Mitte verlaufende Drehachse zusammenfällt mit jenerA circuit arrangement which is particularly suitable for carrying out the method according to the invention is the subject of patent claim 5. This circuit arrangement is described in more detail below with reference to the attached block diagram. The resolver consists of two mutually identical stator windings 1 and 2 which intersect at a right angle and a rotor winding 3 which is rotatably mounted in relation thereto and which is only shown in the block diagram arranged laterally next to the stator windings 1 and 2, specifically implemented rotary detector is arranged such that the axis of rotation running through a center at right angles to the longitudinal axis of the rotor winding 3 coincides with that
Achse 12, die im rechten Winkel zur Längsachse der beiden Statorwicklungen 1 und 2 sowohl durch die Mitte der einen als auch durch die Mitte der anderen Statorwicklung ver¬ läuft (diese Achse 12 verläuft in der zeichnerischen Dar- Stellung senkrecht zur Zeichenebene) .Axis 12, which runs at right angles to the longitudinal axis of the two stator windings 1 and 2 both through the center of one and through the center of the other stator winding (this axis 12 runs perpendicular to the plane of the drawing in the drawing).
Zum Erzeugen eines magnetischen Drehfeldes sind zwei steuerbare Stromquellen 4 und 5 vorgesehen, von denen die eine zum Einspeisen eines sinusförmigen Wechsel- Stroms in die eine Statorwicklung 1 und die andere zum Einspeisen eines weiteren sinusförmigen Wechselstroms von gleicher Frequenz und gleicher Amplitude, aber in der Phase um —k- gegenüber dem ersten Wechselstrom verschoben, in die andere Statorwicklung 2 einspeist. Der sinusförmige Wechselstrom wird nach einem digitalen Verfahren erzeugt, wie es z.B. in der DE-OS 36 43 389 beschrieben ist. Zu diesem Zweck ist ein Quarzoszillator 6 vorgesehen, der mit einer konstanten Frequenz, bei¬ spielsweise mit 20 MHz schwingt. Dieser Oszillator 6 taktet unmittelbar einen Adressenzähler 7 mit einer vorgegebenen Anzahl (beispielsweise 1024) Adressen für entsprechend viele Stützstellen für die Erzeugung des sinusförmigen bzw. cosinusförmigen Wechselstroms. Dem Adressenzähler 7 ist ein Nur-Lese-Speicher 10 (ROM) und ein Digital-zu-Analog-Wandler 14 nachgeschaltet, welcher im selben Takt, mit dem der Adressenzähler 7 vom Oszillator 6 weitergeschaltet wird, die beiden Stromquellen 4 und 5 so steuert, dass diese in dem der jeweiligen Stützstelle zugeordneten Zeitintervall einen Strom mit vorgegebener, unter der Adresse der Stützstelle gespeicherter Stärke ab- geben. Durch zyklisches Abfragen der Adressen werden auf diese Weise Wechselströme von polygonzugartig angenähertem sinus- bzw. cosinusförmigen Verlauf erzeugt.To generate a magnetic rotating field, two controllable current sources 4 and 5 are provided, one of which for feeding a sinusoidal alternating current into one stator winding 1 and the other for feeding a further sinusoidal alternating current of the same frequency and the same amplitude, but shifted in phase by —k— with respect to the first alternating current, into which the other stator winding 2 feeds. The sinusoidal alternating current is generated by a digital method, as described for example in DE-OS 36 43 389. For this purpose, a quartz oscillator 6 is provided which oscillates at a constant frequency, for example at 20 MHz. This oscillator 6 immediately clocks an address counter 7 with a predetermined number (for example 1024) addresses for a corresponding number of support points for the generation of the sinusoidal or cosine-shaped alternating current. The address counter 7 is followed by a read-only memory 10 (ROM) and a digital-to-analog converter 14, which controls the two current sources 4 and 5 in the same cycle with which the address counter 7 is switched on by the oscillator 6 that in the time interval assigned to the respective support point they emit a current with a predetermined strength stored at the address of the support point. By cyclically querying the addresses, alternating currents of a sinusoidal or cosine-shaped course approximated in the manner of a polygon are generated.
Das durch Einspeisen dieser Wechselströme in die Stator- Wicklungen 1 und 2 erzeugte magnetische Drehfeld in¬ duziert in die Rotorwicklung 3 eine sinusförmige Wechsel¬ spannung. Zur Bestimmung der DrehwinkelStellung der Rotor- Wicklung 3 relativ zu den Statorwicklungen 1 und 2 wird die Zeitspanne zwischen einem Nulldurchgang des Wechsel¬ stromes, welcher in die Statorwicklung 1 oder in die Statorwicklung 2 eingespeist wird, und dem nächstfolgen- den Nulldurchgang der Wechselspannung in der Rotorwicklung 3 gemessen. Zu diesem Zweck ist die Rotorwicklung 3 mit einer ErkennungsSchaltung 8 für den Nulldurchgang (Null¬ durchgangdetektor) verbunden, dessen Ausgang mit dem Stop- eingang eines Positionszählers 9 verbunden ist. Sein Start- signal erhält dieser Positionszähler 9 vom Adressenzähler 7, welcher in jedem Sinus- oder Cosinuszyklus beim Aufrufen einer bestimmten Adresse, z.B. beim Aufrufen der jeweils ersten Adresse eines Zyklus, ein Signal abgibt, welches den Positionszähler 9 startet. Zwischen diesem Startimpuls und dem nächstfolgenden, vom Nulldurchgangsdetektor 8 ab¬ gegebenen Stopimpuls zählt dieser Positionszähler 9 Impulse, die ihm vom Oszillator 6 übermittelt werden, dessen Frequenz z.B. 20 MHz beträgt, die groß ist gegen die Frequenz der Wechselströme, die die Statorwicklungen 1 und 2 erregen. Der Zählerstand des Positionszählers 9 ist unmittelbar ein Maß für die Drehwinkelstellung der Rotorwicklung 3. Die Position der Rotorwicklung, repräsen¬ tiert durch den Zählerstand im Ausgabezähler 15, kann mittels eines Anzeigegerätes 13 digital angezeigt oder nach entsprechender Umformung analog angezeigt oder auf andere Weise ausgegeben werden. Dem Positionszähler 9 ist ein Ausgabezähler 15 nachgeschaltet, in welchen der Zähler¬ stand des Positionszähler 9 am Ende eines jeden Meßzyklus, welches mit dem Ansprechen des Nulldurchgangsdetektors 8 zu¬ sammenfällt., als AnfangsZählerstand übertragen wird. Die Rotorposition wird im Takt der Frequenz des magnetischen Drehfeldes ermittelt, kann aber auch mit der doppelten Fre- quenz ermittelt werden, wenn man den Positionszähler 9 bei¬ spielsweise mit jede Nulldurchgang des Wechselstroms in der einen oder in der anderen Statorwicklung 1 oderThe rotating magnetic field generated by feeding these alternating currents into the stator windings 1 and 2 induces a sinusoidal alternating voltage in the rotor winding 3. To determine the angular position of the rotor Winding 3 relative to the stator windings 1 and 2, the time span between a zero crossing of the alternating current, which is fed into the stator winding 1 or into the stator winding 2, and the next following zero crossing of the alternating voltage in the rotor winding 3 is measured. For this purpose, the rotor winding 3 is connected to a detection circuit 8 for the zero crossing (zero crossing detector), the output of which is connected to the stop input of a position counter 9. This position counter 9 receives its start signal from the address counter 7, which emits a signal in each sine or cosine cycle when calling up a specific address, for example when calling up the first address of a cycle, which starts the position counter 9. Between this start pulse and the next stop pulse emitted by the zero crossing detector 8, this position counter counts 9 pulses which are transmitted to it by the oscillator 6, the frequency of which is, for example, 20 MHz, which is high compared to the frequency of the alternating currents which the stator windings 1 and 2 irritate. The counter reading of the position counter 9 is a direct measure of the rotational angle position of the rotor winding 3. The position of the rotor winding, represented by the counter reading in the output counter 15, can be displayed digitally by means of a display device 13 or displayed analogously after appropriate conversion or output in some other way . The position counter 9 is followed by an output counter 15, in which the counter reading of the position counter 9 at the end of each measuring cycle, which coincides with the response of the zero crossing detector 8, is transmitted as the initial counter reading. The rotor position is determined in time with the frequency of the magnetic rotating field, but can also be determined with twice the frequency if the position counter 9 is, for example, with each zero crossing of the alternating current in one or the other stator winding 1 or
2 starten läßt.2 starts.
Zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit der RotorwicklungTo determine the speed of rotation of the rotor winding
3 ist ein Mikroprozessor 11 vorgesehen, der ebenfalls vom Oszillator 6 getaktet ist und dem die Ergebnisse der Drehwinkelstellungsbestimmungen in Gestalt der Zähler¬ stände des Positionszählers 9 übermittelt werden. Aus aufeinanderfolgenden Drehwinkelstellungsbestimmungen errechnet der Mikroprozessor 11 eine Winkeldifferenz, und da dies in gleichbleibendem Takt geschieht, ist die Winkeldifferenz unmittelbar proportional zur Drehge¬ schwindigkeit.3, a microprocessor 11 is provided, which is also clocked by the oscillator 6 and to which the results of the determination of the angle of rotation position are transmitted in the form of the counts of the position counter 9. The microprocessor 11 calculates an angle difference from successive rotational angle position determinations, and since this takes place in a constant cycle, the angle difference is directly proportional to the rotational speed.
Um auch zwischen zwei aufeinanderfolgenden, im Takt des erregenden Wechselstroms erfolgenden Positionsmessungen Winkelpositionen der Rotorwicklung 3 ausgeben zu können, ist noch ein vorladbarer Aufwärtszähler 16 vorgesehen. Es könnte sich dabei um einen Zähler handeln, der die¬ selbe Kapazität hat wie der. Positionszähler 9 und der Aus¬ gabezähler 15; er kann aber auch eine geringere Kapazität haben: Beispielsweise können der Positionszähler 9 und der Ausgabezähler 15 eine Kapazität von 14 Bit haben, während der Aufwärtszähler 16 nur eine Kapazität von 10 Bit hat. Die Kapazität des AufwärtsZählers 16 ist so ausgenutzt, dass er mit Ablauf einer Zeitspanne, in welcher der Positionszähler 9 eine einem Winkel von 0 bis 360° entsprechende Anzahl von Zählimpulsen gezählt hat, überläuft; er wird deshalb nicht mit demselben Zähltakt versorgt wie der Positionszähler 9, sondern mit einem im Verhältnis 1:16 heruntergeteilten Takt; dafür ist ein Frequenzteiler 1'9 vorgesehen.In order to be able to output angular positions of the rotor winding 3 between two successive position measurements taking place in time with the exciting alternating current, a preloadable up counter 16 is also provided. It could be a meter that has the same capacity as that. Position counter 9 and the output counter 15; but it can also have a lower capacity For example, the position counter 9 and the output counter 15 can have a capacity of 14 bits, while the up counter 16 has only a capacity of 10 bits. The capacity of the up counter 16 is used in such a way that it overflows at the end of a period in which the position counter 9 has counted a number of counting pulses corresponding to an angle of 0 to 360 °; it is therefore not supplied with the same counter clock as the position counter 9, but with a clock divided down in a ratio of 1:16; a frequency divider 1'9 is provided for this.
Der vorladbare Aufwärtszähler 16 wird bei jedem Zyklus¬ start des Positionszählers 9 mit der Messung der Dreh- winkelStellung synchronisiert. Zwischen den Drehwinkel- Stellungsmessungen läuft er frei. Er wird vom Mikro¬ prozessor 11 jeweils mit den höchstwertigen 10 Bits der Drehgeschwindigkeit vorgeladen und dann mit 1/16 des Zähltaktes des Positionszählers hochgezählt. Bei Überlauf lädt sich der Aufwärtszähler 16 selbsttätig nach auf den Wert der Drehgeschwindigkeit, mit dem er vorgeladen war, und gibt einen überlaufimpuls als Zählimpuls an den Ausgabe¬ zähler 15 ab, um dessen Zählerstand - je nach der Dreh¬ richtung des Rotors - zu erhöhen oder zu erniedrigen. Da- durch, dass der Aufwärtszähler auf einen der Drehge¬ schwindigkeit entsprechenden Zählerstand vorgeladen wird, wirkt er als Taktteiler, dessen Teilverhältnis durch die Drehzahl bestimmt wird. Ruht der Rotor, dann läuft der Aufwärtszähler nicht über, bevor der Positionszähler 9 die nächste gemessene Drehwinkelstellung an den Aus¬ gabezähler 15 übermittelt, und es werden keine extra- polierten Zwischenwerte ausgegeben. Je schneller der Rotor sich dreht, desto höher ist der Zählerstand, auf welchen der Aufwärtszähler 16 vorgeladen wird, und desto dichter wird die Folge der überlaufimpulse, die den Zählerstand des Ausgabezählers 16 erhöhen oder erniedrigen und dadurch extrapolierte Positionsanzeigen bewirken.The preloadable up counter 16 is synchronized with the measurement of the angle of rotation position at each cycle start of the position counter 9. It runs freely between the angle of rotation position measurements. It is preloaded by the microprocessor 11 with the most significant 10 bits of the rotational speed and then counted up with 1/16 of the counting clock of the position counter. In the event of an overflow, the up counter 16 automatically recharges to the value of the rotational speed at which it was precharged and emits an overflow pulse as a counting pulse to the output counter 15 in order to increase its counter reading, depending on the direction of rotation of the rotor or humiliate. Because the up-counter is precharged to a counter reading corresponding to the rotational speed, it acts as a clock divider, the part ratio of which is determined by the Speed is determined. If the rotor is at rest, the up counter does not overflow before the position counter 9 transmits the next measured angle of rotation position to the output counter 15, and no extrapolated intermediate values are output. The faster the rotor rotates, the higher the counter reading to which the up counter 16 is precharged, and the denser the result of the overflow impulses which increase or decrease the counter reading of the output counter 16 and thereby cause extrapolated position indicators.
Verwendet man einen Oszillator mit einer Taktfrequenz von 20 MHz und unterteilt man eine vollständige Sinus- Schwingung in 2 14 Stützstellen, deren Adressen im 20 MHz Takt abgefragt werden, und startet man in jeder Sinus-Periode eine Drehwinkelstellungsmessung, dann er¬ folgen die Drehwinkelstellungsmessungen bei stillstehendem Rotor alle 819,2 μs. Bei einem ausgeführten Drehmelder mit einer maximalen Drehzahl von 9155 Umdrehungen pro Minute entsprechend 152,5 Umdrehungen pro Sekunde wird bei dem erfindungsgemäßen Drehmelder bei dieser maximalen Drehzahl ungefähr jede μs vom Aufwärtszähler 16 ein Über¬ laufimpuls abgegeben und damit ungefähr jede μs ein neuer, durch Extrapolation gewonnener Wert der Drehwinkelstellung ausgegeben.If an oscillator with a clock frequency of 20 MHz is used and a complete sinusoidal oscillation is divided into 2 14 reference points, the addresses of which are queried in a 20 MHz clock, and if one starts a rotation angle position measurement in each sine period, the rotation angle position measurements are carried out stationary rotor every 819.2 μs. In the case of an implemented resolver with a maximum speed of 9155 revolutions per minute corresponding to 152.5 revolutions per second, in the case of the resolver according to the invention, an overflow pulse is emitted by the up-counter 16 approximately every μs at this maximum speed and thus a new one approximately every μs by extrapolation obtained value of the angle of rotation position is output.
Ist die Drehbewegung des Rotors beschleunigt, kann der Mikro- Prozessor aus aufeinanderfolgenden Drehgeschwindigkeits¬ messungen die Winkelbeschleunigung berechnen und die extrapolierten Winkelwerte in Abhängigkeit von der Winkel¬ beschleunigung korrigieren, solange die Winkelbeschleunigung einen Maximalwert nicht überschreitet.If the rotary movement of the rotor is accelerated, the micro- The processor calculates the angular acceleration from successive rotational speed measurements and corrects the extrapolated angular values as a function of the angular acceleration as long as the angular acceleration does not exceed a maximum value.
Da der Mikroprozessor 11 ohnehin dazu eingerichtet ist, die Drehgeschwindigkeit zu bestimmen, kann diese durch ein Anzeige¬ gerät 17 auch angezeigt werden, und da der Zählerstand des Ausgabezählers 15 je nach Drehrichtung des Rotors durch die vom Aufwärtszähler 16 kommenden Überlaufimpulse entweder erhöht oder erniedrigt wird, kann durch ein weiteres Anzeigegerät 18 auch die Drehrichtung angezeigt werden. Since the microprocessor 11 is already set up to determine the rotational speed, this can also be displayed by a display device 17, and since the count of the output counter 15 is either increased or decreased depending on the direction of rotation of the rotor by the overflow pulses coming from the up counter 16 , the direction of rotation can also be displayed by a further display device 18.

Claims

Patentansprüche: Claims:
1. Verfahren zum Bestimmen der DrehwinkelStellung einer drehbar gelagerten elektrischen Wicklung (Rotor¬ wicklung) durch Erzeugen eines magnetischen Drehfeldes am Ort der Rotorwicklung, dessen Feldstärkevektor mit einer Geschwindigkeit rotiert, welche groß gegen die Dreh¬ geschwindigkeit der Rotorwicklung ist, und Messen der Zeit¬ spanne zwischen dem Durchlauf des Feldstärkevektors durch eine vorgegebene Drehwinkelstellung und dem nächsten positiven oder negativen Nulldurchgang der vom magneti¬ schen Drehfeld in die Rotorwicklung induzierten elektri¬ schen Wechselspannung, dadurch gekennzeichnet, dass bei bewegter Rotorwicklung aus zwei aufeinanderfolgenden solchen Bestimmungen der Drehwinkelstellung und aus der Zeitspanne zwischen Ihnen die Drehgeschwindigkeit der Rotorwicklung bestimmt und unter der Annahme gleichblei¬ bender Drehgeschwiridigkeit in der Zeitspanne bis zur nächstfolgenden Positionsbestimmung Zwischenwerte der Dreh- Winkelstellung durch lineare Extrapolation berechnet wer¬ den.1. Method for determining the rotational angle position of a rotatably mounted electrical winding (rotor winding) by generating a magnetic rotating field at the location of the rotor winding, the field strength vector of which rotates at a speed which is large compared to the speed of rotation of the rotor winding, and measuring the time span between the passage of the field strength vector through a given angle of rotation position and the next positive or negative zero crossing of the electrical alternating voltage induced by the rotating magnetic field in the rotor winding, characterized in that when the rotor winding is moving, the rotational speed of the rotor winding is determined from two successive such determinations of the rotational angle position and from the time period between them and assuming the same Depending on the speed of rotation in the period of time until the next position is determined, intermediate values of the angle of rotation position are calculated by linear extrapolation.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei beschleunigter oder verzögerter Rotorwick- lung aus zwei aufeinanderfolgenden Bestimmungen der Dreh¬ geschwindigkeit und aus der Zeitspanne zwischen ihnen die positive oder negative Winkelbeschleunigung der Rotor¬ wicklung ermittelt und unter der Annahme gleichbleibender Winkelbeschleunigung in der Zeitspanne bis zur nächst- folgenden Positionsbestimmung Zwischenwerte der Drehwinkel¬ stellung durch Extrapolation berechnet werden.2. The method according to claim 1, characterized in that when the rotor winding is accelerated or decelerated, the positive or negative angular acceleration of the rotor winding is determined from two successive determinations of the rotational speed and from the time period between them, and assuming constant angular acceleration in the Interval values of the angle of rotation position are calculated by extrapolation until the next position is determined.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Taktfrequenz, mit welcher Zwischen- werte der Drehwinkelstellung extrapoliert werden, mit steigender Drehgeschwindigkeit der Rotorwicklung steigt. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized gekenn¬ characterized in that the clock frequency with which intermediate values of the angular position are extrapolated increases with increasing rotational speed of the rotor winding.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei sehr langsamen Drehungen der Rotorwicklung die Extrapolation nicht nur über ein, sondern über mehrere aufeinanderfolgende Meßintervalle ausgedehnt wird.4. The method according to claim 1, characterized in that in the case of very slow rotations of the rotor winding, the extrapolation is extended not only over one but over several successive measuring intervals.
5. Schaltungsanordnung zum Bestimmen der Drehwinkel¬ stellung einer drehbar gelagerten elektrischen Wick¬ lung (Rotorwicklung) zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Taktgeber (6), mit zwei gleichen, sich unter einem rechten Winkel kreuzenden Statorwicklungen (1, 2), welche zur Erzeugung eines magnetischen Drehfeldes mit einem Sinus-Cosinus-Generator (7) verbunden sind, der durch den Taktgeber (6) gesteuert ist und in die eine * Statorwicklung (1) einen sinusförmigen Wechselstrom und gleichzeitig in die andere Statorwicklung (2) einen cosinus¬ förmigen Wechselstrom mit übereinstimmender Frequenz und vorzugsweise mit übereinstimmender Amplitude einspeist,5. Circuit arrangement for determining the rotational angle position of a rotatably mounted electrical winding (rotor winding) for carrying out the method according to claim 1, with a clock generator (6), with two identical stator windings (1, 2) crossing at a right angle Which are connected to generate a magnetic rotating field with a sine-cosine generator (7) which is controlled by the clock generator (6) and into which a * stator winding (1) a sinusoidal alternating current and at the same time into the other stator winding (2) feeds a cosine-shaped alternating current with a matching frequency and preferably with a matching amplitude,
mit einer ersten Er ennungsSchaltung (7a) für den Null¬ durchgang des sinus- oder cosinusförmigen Wechselstroms und mit einer- zweiten ErkennungsSchaltung (8) für den Null¬ durchgang der in die Rotorwicklung (3) induzierten Wechsel¬ spannung, und mit einem Zähler (nachfolgend als Positionszähler 9 be¬ zeichnet) , welcher durch ein beim Nulldurchgang auftretendes Ausgangssignal der ersten ErkennungsSchaltung (7a) ge¬ startet und durch ein beim Nulldurchgang auftretendes Er¬ kennungssignal der zweiten ErkennungsSchaltung (8) ge¬ stoppt wird, wobei dem Positionszähler (9) die Impulse des Taktgebers (6) oder davon abgeleitete Impulse als Zähl¬ impulse zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein vorladbarer Aufwärtszähler (16) vorgesehen ist, dem ebenfalls die Impulse des Taktgebes (6) oder davon abgeleitete Impulse als Zählimpulse zugeführt werden und dessen Kapazität so bemessen und genutzt ist, dass er mit Ablauf einer Zeit¬ spanne, in welcher der Positionszähler (9) eine einem Winkel von 0 - 360° entsprechende Anzahl von Zählimpulsen gezählt hat, überläuft, sich selbsttätig auf jenen Zähler- stand zurücksetzt, mit dem er beim Zyklusstart des Positions¬ zählers (9) geladen war, und gleichzeitig einen überlauf- impuls als Zählimpuls an einen weiterhin vorgesehenen Aus¬ gabezähler (15) abgibt, der mit dem Ausgang des Positions¬ zählers (9) verbunden ist und bei jedem Zyklusstart des Positionszählers (9) mit dem aktuellen Winkelwert (letzter Endstand des Positionszählers 9) geladen wird, und dass eine Rechenschaltung (11) vorgesehen ist, welche aus den beiden vorausgegangenen Bestimmungen der Drehwinkel¬ stellung die Differenz bildet und das daraus abgeleitete Maß für die Drehgeschwindigkeit der Rotorwicklung (3) beim Start des nächsten Zyklus des Positionszählers (9) in den Aufwärts¬ zähler (16) lädt. with a first detection circuit (7a) for the zero crossing of the sinusoidal or cosine-shaped alternating current and with a second detection circuit (8) for the zero crossing of the alternating voltage induced in the rotor winding (3), and with a counter ( hereinafter referred to as position counter 9), which is caused by a counter occurring at the zero crossing Output signal of the first detection circuit (7a) starts and is stopped by a detection signal of the second detection circuit (8) occurring at zero crossing, the position counter (9) receiving the pulses from the clock generator (6) or pulses derived therefrom as counters pulses are supplied, characterized in that a preloadable up counter (16) is also provided, to which the pulses of the clock generator (6) or pulses derived therefrom are also supplied as counting pulses and whose capacity is dimensioned and used such that it expires over a period of time ¬ span in which the position counter (9) has counted a number of counting pulses corresponding to an angle of 0 - 360 °, automatically resets itself to the counter reading with which it was loaded when the position counter (9) started when the cycle started , and at the same time emits an overflow pulse as a counting pulse to an output counter (15) which is also provided and which with is connected to the output of the position counter (9) and is loaded with the current angle value (last end position of the position counter 9) each time the position counter (9) starts, and that a computing circuit (11) is provided which is based on the two previous determinations the angle of rotation position forms the difference and loads the derived measure for the speed of rotation of the rotor winding (3) into the up counter (16) at the start of the next cycle of the position counter (9).
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