DE1462902A1 - Elektromagnetisches Geraet zur Umsetzung von in einem bestimmten Darstellungskode jeweils gleichzeitig gegebenen Signalen in nach einem anderen Darstellungskode orientierte Signale - Google Patents

Description

Augsburg, den 8. Dezember 1966

iEhe Patent Button Company, 4-1 Brown Street, Waterbury., Connecticut, Vereinigte Staaten von Amerika

Elektromagnetisches Gerät zur Umsetzung von in einem bestimmten Barstellungskode jeweils gleichzeitig gegebenen Signalen in nach einem anderen Sarstellungskode orientierte Signale

Die Erfindung bezieht eich allgemein auf Geräte zur Um-Setzung eines Signalsystems in ein anderes Signalsystem, betrifft insbesondere Torrichtungen zur Umsetzung gleichzeitig gegebener kodierter elektrischer Signale in eine dekadische Anzeige und beinhaltet ein elektromagnetisches Anzeigegerät, welches

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auf binär verschlüsselte elektrische Signale anspricht und < jeweils den Werten dieser binär verschlüsselten Signale äquivalente Symbole im dekadischen System sichtbar macht.

Die üblichen elektromagnetischen Anzeigegeräte zur Anzeige der zehn dekadischen Symbole O, 1, 2, 3» .·· 9 weisen jeweils einen Stator mit zehn Elektromagneten auf. Jeder dieser Elektromagneten kann jeweils für sich durch ein elektrisches Signal erregt werden und bewirkt jeweils auf Grund eines solchen elektrischen Eingangssignals die Darbietung einer diesem entsprechenden dekadischen Zahl in einem Fenster des Anzeigegerätes. Da jeweils jeder Elektromagnet des Stators für sich elektrisch erregt werden muß, weisen die üblichen dekadischen Anzeiger jeweils zehn getrennte Eingänge auf, welche derart mit einer elektrischen Signalquelle verbunden sein müssen, daß jeweils das richtige dekadische Symbol angezeigt wird.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei datenabnehmenden Einrichtungen eine Umsetzung von in einem bestimmten Darstellungskode, beispielsweise im Binärkode jeweils gleichzeitig gegebenen Signalen in nach einem anderen Darstellungskode, beispielsweise nach dem dekadischen Kode orientierte Signale zu erzielen. Im Binärkode kann, wie der

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Name schon sagt, jedes Kodeelement nur jeweils einen von zwei Werten haben. In der Binärsprache werden diese beiden Werte allgemein mit EINS und NUIiL bezeichnet. Wenn ein Signal element nicht den Wert EINS hat, muß es den Wert MJIIi haben, da dies der einzig mögliche andere Wert ist. Wenn der Kode sich aus einer Vielzahl von gleichzeitig gegebenen elektrischen Signalen zusammensetzt, ist jedes Signal dieser Serie ein "Signalelement" und muß also den einen oder den anderen der^ beiden zulässigen Werte haben. Eine binäre EINS kann z.B. dem Vorhandensein eines elektrischen Potentials entsprechen, während die binäre NULL dem Niohtvorhandensein eines elektrischen Potentials entsprechen kann.

Die üblichen elektromagnetischen dekadischen Anzeiger mit zehn Eingängen benötigen, wenn sie zur Wiedergabe von binär kodierten Signalen verwendet werden, die Zwischenschaltung; einer Dekodiereinrichtung zum Umsetzen der Binärsignale in Signale, welche von der Eingangsschaltung des Anzeigers verarbeitet werden können. Die Dekodiereinrichtung bringt jedoch durch die für die Umsetzung der elektrischen Signale erforderliche Zeit eine unerwünschte Verzögerung in der Umsetzung der binär kodierten Signale in eine dekadische Anzeige mit sich. Von dem Standpunkt der Zuverlässigkeit aus ist eine Dekodiereinrichtung unerwünscht, weil ein elektromagnetischer dekadischer

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Anzeiger nur wenige Teile und folglich, wenige Störunge quellen aufweist, während eine Dekodiereinrichtung gewöhnlich eine Vielzahl von Einzelteilen und folglich eine Vielzahl von Störungsmöglichkeiten aufweist. Ferner sind Dekodiereinrichtungen infolge ihres komplizierten Aufbaues sehr teuer und kosten in den meisten Fällen mehr als elektromagnetische dekadische Anzeiger.

In der US-Patentschrift 3 218 625 sind Ausführungsformen von elektromagnetischen Umsetzern mit dekadischer Anzeige beschrieben, die auf binär kodierte elektrische Signale ansprechen und bei welchen folglich die Zwischenschaltung von Dekodiereinrichtungen zur Umsetzung der Binärsignale in Signale überflüssig sind, die von der Eingangsschaltung des Anzeigers verarbeitet werden können. Diese bekannten Anordnungen weisen einen Stator zur unmittelbaren Aufnahme von binär kodierten Signalen auf. Diese Statoren haben einen asymmetrischen Aufbau. Sie weisen entweder, wie in Figur 7A der Patentschrift gezeigt, eine asymmetrische Anordnung radialer Polschuhe oder, wie. in Figur 9A der Patentschrift dargestellt, eine asymmetrische Wicklungsanordnung auf. Die Wirkungsweise dieser elektromagnetischen Signalumsetzer beruht ausschließlich, wie aus Figur 7B der Patentschrift ersichtlich, auf der Addition magnetischer Feldvektoren, wodurch eine bestimmte Anzahl jeweils bestimmt ausgerichteter Magnetfelder aufgebaut werden kann.

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Die oben angegebene, der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch, gelöst, daß in dem erfindungsgemäßen Signalumsetzer die magnetischen Feldvektoren nicht nur addiert, sondern auch subtrahiert und gegebenenfalls auch addiert und subtrahiert werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Signalumsetzerβ ist durch einen einzigen, ringförmigen, gegebenenfalls mit ferromagnetischem Kern versehenen Stator mit symmetrischer Wicklungsanordnung und einem zentrisch in diesem Stator drehbar gelagerten, magnetischen Rotor, dessen jeweilige, durch das Jeweilige resultierende Statorfeld der zugeführten Signale bestimmte Stellungen die umgesetzten Signale symbolisieren, gekennzeichnet.

Gemäß der Erfindung sind die Statorwicklungen und die Signal-Eingangsleitungen derart miteinander verbunden, daß jeweils wenigstens einige der Wicklungen durch das gleiche Signal im Sinne einer Zusammenwirkung beim Aufbau eines vektoriellen Magnetfeldes erregt und mindestens eine der Wicklungen durch ein anderes Signal so erregt wird, daß sie hinsichtlich des Aufbaues dieses Magnetfeldes unwirksam ist.

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Dabei können nach einem Erfindungsmerkmal die Signal-Eingangsleitungen Jeweils an beide Enden einer ihnen Jeweils zugeordneten Wicklung angeschlossen und mindestens eine Signal-Eingangsleitung an die Enden zweier Wicklungen angelegt sein.

Weiterhin können nach einem anderen Erfindungsmerkmal Jeweils einander diametral gegenüberliegende Wicklungen in Serie geschaltet, ferner Jeweils zwei Signal-Eingangsleitungen an die Enden dieser Serienschaltungen angelegt und mindestens eine Signal-Eingangsleitung an die Enden zweier Wicklungen angeschlossen sein.

Schließlich können nach der Erfindung Jeweils zwei Signal-Eingangsleitungen an die Enden einer Statorwicklung angeschlossen und mindestens eine Signal-Eingangsleitung an die Enden zweier Wicklungen angelegt sein«

Die Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen sowohl hinsichtlich ihres Aufbaues als auch hinsichtlich ihrer Wirkungsweise beispielsweise beschrieben. Es stellen dar:

Figur 1 einen erfindungsgemäßen Signalumsetzer in zusammengebauter Form,

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figur 2 die einzelnen Bestandteile des Signalumsetzerä nach Figur 1,

Figur 3 eine Schnitt ansieht des in Figur 1 dargestellten Signalumsetzers längs der Ebene 3-3,

Figur 4 eine schematische Darstellung eines ringförmigen Stators nach der Erfindung,

Figur 5 eine vereinfachte Darstellung dieses ringförmigen Stators mit einer zweiteiligen Wicklung,

Figur 6 eine tabellarische Darstellung des üblichen Binärkodes in bezug auf entsprechende gleichwertige Dezimalwerte,

Figur 7 ein Vektordiagramm, welches die einzelnen

Vektoren des Magnetfeldes zeigt, welche beim Anlegen von, in Übereinstimmung mit der in Figur 6 gezeigten Tabelle kodierten Signalen an die in Figur 4 gezeigten Anschlüsse des Stators gebildet werden,

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Figur δ ein Vektordiagramm, welches zeigt, in welcher Art und Weise zwei Vektoren zu einem dritten, resultierenden Vektor addiert werden,

Figur 9 eine schematische Darstellung einer er-

findungsgemäßen Schaltmöglichkeit der Wicklungen auf dem ringförmigen Stator,

Figur 10 das Schema einer erfindungsgemaßen Serienschaltung der auf dem ringförmigen Stator angebrachten Wicklungen, mit welcher dasselbe Ergebnis wie mit der in Figur 9 dargestellten Schaltung erreicht wird,

Figur 11 eine schematische Darstellung eines mit radialen Polschuhen symmetrisch ausgestatteten ringförmigen Stators,

Figur 12 eine schematische Darstellung eines durch

die Wicklungen eines mit radialen Polschuhen ausgestatteten Stators erregten Magnetfeldes,

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Figur 15 einen Stator mit zwölf radialen Polschuhen zusammen mit einem Hichtmagnet-Eotor nach der Erfindung,

Figur 14 einen Stator mit symmetrischen, radialen Polschuhen und einer erfindungsgemäß in zwei Teile aufgeteilten Wicklung, deren Teilwicklungen je auf diametral gegenüberliegende Polschuhe gewickelt sind,

Figur 15 ein Schaltschema einer auf radialen Polschuhen des Stators angebrachten Wicklungsanordnung, mittels welcher die Wirkung eines Signale aufgehoben werden kann, und

die Figuren einen ringförmigen Stator nach der Erfindung 16A und 16B

mit Haltemagneten·

Der in Figur 1 der Zeichnungen dargestellte Signalumsetzer nach der Erfindung weist eine vordere Platte 1 mit einem Fenster 3 auf, in welchem Symbole, wie z.B. Zahlen, angezeigt werden« Elektrische Signale werden dem Signalumeetzer über die Anschlüsse einer gedruckten Schal tungspl at te 4- zugeführt, welche

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sich über die Rückseite des Umsetzergehäuses hinaus erstreckt. Wie in Figur 2 gezeigt, sind die Anschlüsse der gedruckten Schaltungsplatte mit 2 , 2 , 2 , 2* und GEMEINSAM bezeichnet.

Das in Figur 2 dargestellte Gehäuse weist einen hohlen, rechtwinkeligen Rahmen 5 mit in dessen Ecken angebrachten Befestigungsleisten 6 auf. Die vordere Platte 1 ist vorzugsweise ein Bestandteil des Rahmens 5 ο Die Befestigungsleisten weisen Innengewinde auf, damit die Seitenwände 7 und 7A mittels Schrauben je an den gegenüberliegenden Seiten des Rahmens 5 befestigt werden können. Die gedruckte Schaltungsplatte ist vorzugsweise mittels der Seitenwand 7 an dem Rahmen 5 befestigt und ihre Verdrahtung ist durch einen isolierenden Belag geschützte Wenn mehrere Signalumsetzer nebeneinander angeordnet werden.oder in einer Umgebung benützt werden, wo sich äußere Magnetfelder bemerkbar machen, werden die Seitenwände 7 und 7A vorzugsweise aus einem Material von hoher magnetischer Permeabilität hergestellt, damit eine magnetische Abschirmung erhalten wird· Auf der Schaltungsplatte 4- ist ein Stator 8 mit einem ringförmigen Magnetkern 9 und einer Vielzahl von elektromagnetischen Wicklungen befestigt, Die Wicklungen und der Kern sind vorzugsweise in eine Kunststoff-Hohlform eingebettet, welche die Wicklungen in ihrer Lage fixiert und die Wärmeableitung aus den Wicklungen unter-

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stützt. Der Kern und seine eingebetteten Wicklungen bilden einen ringförmigen Stator, dessen Zweck es ist, jeweils ein gerichtetes Magnetfeld von einer Vielzahl solcher gesonderter Magnetfelder aufzubauen.

An der Schaltungsplatte 4 ist eine durch den Mittelpunkt des ringförmigen Stators 8 hindurchragende Welle 11 befestigt. Figur 3 zeigt in dem zusammengesetzten Gerät einen auf der Welle drehbar gelagerten Rotor. Bei dem in den Figuren 2 und 3 gezeigten Rotor ist auf der Nabe 13 der Walze 14 ein Dauermagnet 12 befestigt. Auf dem Umfang dieser Walze sind die im Fenster des Signalumsetzers sichtbaren Symbole angebracht. Diese Symbole sind normalerweise einfache dekadische Zahlen und gegebenenfalls Vorzeichen von solcher Größe, daß zu gleicher Zeit immer nur eine dieser Zahlen bzw. eines dieser Vorzeichen in dem Fenster des Signalumsetzers voll sichtbar ist. Für den mit dieser Ausführung beabsichtigten Zweck bilden die in den Zeichnungen gezeigten und auf dem Umfang der Walze markierten Symbole die zehn dekadischen Zahl en O, 1, 2, ... 9, das Pluszeichen (+) und das Minuszeichen (-). Der Dauermagnet ist mit der Walze fest verbunden, so daß diese beiden Teile einen Rotor bilden, welcher sich als eine einzige Einheit dreht. Die Walze hat eine Mittelpunktsbohrung 15, mittels welcher der Rotor auf der Welle 11 gelagert ist« Bei solcher Anordnung

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umgreift die Walze den ringförmigen Stator, wohingegen sich der Magnet innerhalb des ringförmigen Stators befindet; Wo es erforderlich ist, daß der Signalumsetzer schnell anspricht, ist die Trägheit des Rotors durch Verwendung einer Walze von geringer Masse auf ein Mindestmaß verringert. Damit der Rotor nicht von der Welle herablaufen kann, ist am Wellenende eine Nut zur Aufnahme eines Sicherungsringes 16 angebracht. Wie in Figur 3 gezeigt, hat 'das andere Wellenende 11a einen größeren Durchmesser, wodurch ein Anschlag entsteht, an welchem eine Nabe 13 anliegt und dadurch der Dauermagnet des Rotors in bezug auf den Kern 9 des Stators ausgerichtet ist. In einer anspruchsvolleren Ausführungsform der Erfindung kann, damit sich der Rotor leichter drehen läßt, ein selbstausrichtendes Steinlager oder Kugellager verwendet werden.

Figur 4 zeigt den in Figur 2 dargestellten ringförmigen Stator in schematischer Darstellung. Der ringförmige Stator weist einen ringförmigen, ferromagnetischen Kern 9 auf, auf welchem Wicklungen W1, W2, W3, W4, W5 und W6 angeordnet sind. In dem Schema sind die Wicklungen entweder innerhalb oder außerhalb des Ringes dargestellt. Bei dem vorliegenden Gerät sind die Wicklungen auf dem und um den ringförmigen Kern herum gewickelt. Jede der Wicklungen ist in zwei Teilwicklungen aufgeteilt, welche derart angeschlossen sind, daß sie gleich-

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zeitig elektrisch, erregt werden und ferner so angeordnet sind, daß der Magnetfluß aus dem Kern herausläuft und ein äußeres Magnetfeld gebildet wird, welches sich diametral zum Kern erstreckt.

In Figur 5 ist der Einfachheit halber der Kern 9 nur mit einer Wicklung W1 dargestellt. Die Wicklung besteht aus zwei Teilwicklungen W1A und W1B, welche auf den Kern gewickelt und derart miteinander verbunden sind, daß beide Teile, wenn ein elektrisches Potential an dem Anschluß 2 anliegt, gleichzeitig erregt sind. Obwohl die beiden Wicklungsteile in Parallelschaltung dargestellt sind, kann natürlich dasselbe Resultat erzielt werden, wenn die beiden Wicklungsteile in Serie geschaltet sind«. Die beiden Wicklungsteile sind entweder in Parallel- oder in Serienschaltung derart angeordnet, daß, wenn sie durch eine an den Anschluß 2 angelegte Spannung elektrisch erregt werden, der durch den Teil W1A in dem Kern gebildete Magnetfluß dem von dem Teil W1B erzeugten Magnetfluß entgegengerichtet ist. Wenn z.B. der Wicklungsteil W1A einen Magnetfluß im Uhrzeigersinn hervorruft, wie in Figur durch die Pfeile M dargestellt, dann wird durch den elektrischen Strom in dem Wicklungsteil W1B ein Magnetfluß im Gegenuhrzeigersinn gebildet, dessen Richtung durch die Pfeile N dargestellt ist. Durch die Richtung der durch die beiden Wicklungsteile der

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Wicklung W1 gebildeten Magnetfelder läuft der Magnetfluß, wie in Figur 5 punktiert dargestellt, derart aus dem Kern heraus, daß er diametral zu dem ringförmigen Kern verläuft« Dieses äußere Magnetfeld kann durch, den Vektor A dargestellt werden, dessen Richtung die Richtung dieses äußeren Magnetfeldes darstellt und dessen Länge ein Maß für die Stärke dieses äußeren Magnetfeldes ist. Wenn kein anderes äußeres Magnetfeld vorhanden ist, dann wird der Magnet des Rotors, welcher in Figur 5 strichpunktiert dargestellt ist, durch dieses Magnetfeld gezwungen, sich zu drehen und sich in Richtung des Vektors A auszurichten» Wenn der Magnet des Rotors derart ausgerichtet ist, wird eines der auf dem Umfang der Walze angebrachten Symbole im Fenster des SignalUmsetzers sichtbar.

Weil bei Erregung der Wicklungsteile W1A und W1B der Magnetvektor A gebildet wird, ist die Wicklung W1 als Wicklung A bezeichnet. In gleicher Weise ist, weil bei Erregung der Wicklungsteiie W2A und W2B der magnetische Vektor B gebildet wird, die Wicklung W2 als Wicklung B bezeichnet· Die Wicklung W3 ist als Wicklung C bezeichnet, weil bei gleichzeitiger elektrischer Erregung der Wicklungsteile W3A und W3B der Magnetvektor C gebildet wird. Die Wicklung W4 ist als Wicklung D bezeichnet, weil ihre Wicklungsteile W4A und W4-B, wenn

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/Io

dieselben elektrisch erregt werden, den magnetischen Vektor D bilden. Die Wicklung W5 ist in gleicher Weise als Wicklung E bezeichnet, damit ihr Zusammenhang mit dem Vektor Ξ zum Ausdruck kommt, und die Wicklung W6 ist als Wicklung F bezeichnet, damit ihre Zugehörigkeit zu dem Magnetfeldvektor F erkennbar ist·

Durch Anlegen eines elektrischen Signales an den Anschluß 2 kann die Wicklung A für sich allein erregt werden. Die Wicklungen B und 0 sind jedoch mit dem Anschluß 2 derart verbunden, daß beide Wicklungen beim Anlegen eines Signales an diesen Anschluß gleichzeitig elektrisch erregt werden.

In gleicher Weise sind die Wicklungen D und E, um gleichzeitig

ο elektrisch erregt werden zu können, beide an den Anschluß 2 angeschlossen. Bei einem an den Anschluß 2 angelegten Signal wird jedoch wiederum nur die Wicklung F erregt. Der in Figur 4· dargestellte Stator ist, weil er vier Eingangsanschlüsse 2 ,

12 "">

2 , 2 und 2^ aufweist, insbesondere zur Aufnahme eines vierteiligen Binärkodes geeignet.

Vorzugsweise sind die Wicklungen W1, W2, W3, W4-, W5 und W6 derart aufgebaut, daß alle Vektoren A, B, C, D, E und F von gleicher Größe sind. Für die Erfindung ist es jedoch nicht erforderlich, daß alle diese Magnetvektoren die gleiche Größe haben.

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Gemäß der Erfindung ist wichtig, daß der Vektor A gleich groß wie der Vektor D und diesem entgegengerichtet ist, daß der Vektor B gleich groß wie der Vektor E und diesem entgegengerichtet ist und daß der Vektor 0 gleich groß wie der Vektor P und diesem entgegengerichtet ist. Zum Zwecke der Erklärung ist angenommen, wie auch in den beschriebenen Zeichnungen dargestellt, daß alle Vektoren A., B, G, D, E und ¥ von gleicher Größe sind.

In Figur 6 ist der maßgebende Binärkode in bezug auf seine dekadischen Äquivalente tabellarisch dargestellt. Der normale, maßgebende Binärkode für die dekadische Zahl 0 ist 0000. In dem in "Figur 6 tabellarisch geordneten maßgebenden Kode ist der normale Binärkode für die dekadische Zahl 0 durch die Binärzahl 1011 ersetzt, das (+)-Symbol ist gleichwertig mit 1101 und das (-)-Symbol ist gleichwertig mit 1110. Die

0 einzelnen Elemente des Binarkodes sind in den Spalten 2,2,

2 5
2 und 2 tabellarisch geordnet und für jede einstellige dekadische Zahl oder andere Symbole gibt es einen vierteiligen Kode. Die einstellige dekadische Zahl 3 wird beispielsweise

0 1
durch die unter 2 und 2 angeordneten Werte EINS und die unter 2 und 2 angeordneten Werte NULL dargestellt. Wenn jeder Binärkode durch elektrische Signale dargestellt wird und jeweils ein Signalelement den Wert EINS hat, entspricht dies

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allgemein einer bestimmten elektrischen Spannung von z.B. + 24 V, während der Wert NULL einem Erdpotential oder dem Ausbleiben einer elektrischen Spannung entspricht.

Wo die in den Spalten unter 2°, 2\ 2² und 2^ tabellarisch geordneten kodierten elektrischen Signale an die entsprechenden, in Figur 4 gezeigten Anschlüsse angelegt werden, werden die Wicklungen der entsprechenden Spalten der Tabelle erregt, wenn das betreffende Signalelement eine EINS ist, während die Wicklungen nicht erregt sind, wenn das betreffende Signal« element eine NULL ist* Beispielsweise sind die Wicklungen B und G gleichzeitig elektrisch erregt, wenn das Signalelement 2 eine EINS ist, während beide jener Wicklungen gleichzeitig nicht erregt sind, wenn das Signalelement 2 eine NULL ist. Die Wicklungen B und C müssen zusammen erregt werden, weil, wie in Figur 4 gezeigt, sie gemeinsam an den

di ,2

Anschluß 2 angeschlossen sind» In gleicher Weise sind die Wicklungen D und E, weil sie zusammen an den Anschluß 2 angeschlossen sind, zur selben Zeit erregt, wenn das an dem

ρ
Anschluß 2 ankommende Signal eine EINS ist.

Aus Figur 4 ist ersichtlich, daß die Vektoren A und D gleich groß und einander entgegengerichtet sind, daß die Vektoren B und E gleich groß und einander entgegengerichtet und daß die Vektoren C und F gleich groß und einander entgegen-

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Λ% Η62902

O ? gerichtet sind» Wenn an die Anschlüsse 2 und 2 gleichzeitig EINS-Signale angelegt sind, ist der durch den in der Wicklung A fließenden Strom hervorgerufene Magnetfluß dem durch den in der Wicklung D fließenden Strom hervorgerufenen Magnetfluß entgegengerichtet, weshalb beim Bilden eines Magnetfeldes nur der durch den in der Wicklung E fließenden Strom im Kern induzierte Magnetfluß wirksam ist, dessen Magnetfeld durch den Vektor E dargestellt ist. Obwohl keine Magnetfelder entsprechend den Magnetvektoren A und D wirklich gebildet sind, haben an die Anschlüsse 2 und 2 gleichzeitig angelegte EINS-Signale dieselbe Wirkung wie die sich einander aufhebenden Vektoren A und D. In gleicher Weise heben sich,

1 2
bei an die Anschlüsse 2 und 2 gleichzeitig angelegten EINS-Signalen die Vektoren C und F gegenseitig auf, wodurch nur noch der Vektor B wirksam ist. Wenn an die Anschlüsse 2

ρ
und 2 gleichzeitig EINS-Signale angelegt werden, können die Vektoren B und E als aufgehoben betrachtet werden, während die Vektoren C und D wirksam bleiben, deren Resultierende der Vektor CD ist. In gleicher Weise sind bei einer Arbeitsweise, bei welcher die Vektoren subtrahiert werden, die Vektoren E, B und CD wirksam«

Das Vektordiagramm in Figur 7 zeigt die wirksamen Feldvektoren, welche bei Anlegen von entsprechend der in Figur 6

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dargestellten Tabelle kodierten Signalen an die Anschlüsse 2 ,

12 ^
2,2 und 2r des in Figur 4- dargestellten Stators entstehen.

Jeder jener Vektoren stellt ein besonders gerichtetes Magnetfeld und dessen Richtung dar. Der Vektor A stellt z.B. das durch den Stator gebildete Magnetfeld dar, wenn im Fenster des Signalumsetzers die dekadische Zahl 1 angezeigt ist. Der Vektor BC stellt das Magnetfeld dar, wenn die dekadische Zahl 2 angezeigt ist, der Vektor ABC stellt das Magnetfeld dar, wenn die dekadische Zahl 3 angezeigt ist, usw. Weil zur besseren Erklärung die binäre EINS einem elektrischen Signal von + 24 V und die binäre NULL einem elektrischen Signal von Erdpotential entspricht, wird die einstellige dekadische Zahl 1 durch den Rotor angezeigt, wenn die Wicklung A durch ein EINS-Signal erregt ist und dadurch den Vektor A bildet. Die einstellige dekadische Zahl 2 wird im Fenster des Signalumsetzers angezeigt, wenn die Wicklungen B und C durch ein an den Anschluß 2 angelegtes EINS-Signal gleichzeitig erregt sind; die einstellige dekadische Zahl 3 wird im Fenster des Signalumsetzers angezeigt, wenn die Wicklungen A, B und C gleichzeitig durch EINS-Signale erregt sind und dadurch den Vektor ABC bilden, usw. Die dekadischen Zahlen 0, 1, 2, 3» ... 9 und die (+)- und (-)-Symbole können angezeigt werden, wenn an einem, an zweien

0 12 oder, wie meistens, an dreien der vier Anschlüse 2,2,2 und 2 ein elektrisches Potential anliegt. In keinem Falle liegen

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an allen vier Anschlüssen gleichzeitig EINS-Signale an, weil eine solche Signalfolge eine Subtraktion aller Magnetvektoren ergeben würde und sich demzufolge kein besonders gerichtetes Magnetfeld bilden würde.

Die binär kodierten Signale für die dekadischen Zahlen 2, 3» 4 und.9 verursachen bzw. bilden die Vektoren BC₁ ABC, DE und AF. Jeder dieser Vektoren ist die Resultierende aus der Addition von Jeweils zwei oder mehr Vektoren. Der Vektor BC ist beispielsweise, wie in dem Schaubild in Figur 8 gezeigt ist, die Resultierende aus der Addition der Vektoren B und C, wobei die Vektoren B und C durch ausgezogene Pfeillinien und die Resultierende durch eine unterbrochene Pfeillinie dargestellt sind.

Die binären Signale für die dekadischen Zahlen 5 und 7» sowie für das (-)-Symbol verursachen bzw. bilden die Vektoren ADE, ABCDE und BCDEF. Jeder dieser drei Vektoren ist Jeweils die Resultierende aus der Subtraktion von jeweils zwei oder mehreren Vektoren. Der Vektor ABCDE ist beispielsweise die Resultierende aus der Subtraktion des Vektors A von dem Vektor D und aus der Subtraktion des Vektors B vom Vektor E, wodurch als Resultierende nur noch der Vektor C verbleibt· Als ein weiteres Beispiel ist der Vektor ADE die Resultierende aus der Subtraktion des Vektors A von dem Vektor D, wodurch als Resultierende nur noch der Vektor E verbleibt«

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Die binär kodierten Signale für die dekadischen Zahl en 0 und 6 und für das (+)-Symbol verursachen bzw· bilden die Vektoren ABCF₁ BCSS und ASEF. Jeder dieser Vektoren ist die Resultierende aus der Aufhebung durch die Subtraktion von zwei Vektoren und der Addition der übrigen zwei Vektoren. Beispielsweise ist der Vektor ADE? die Resultierende aus der Aufhebung durch die Subtraktion der Vektoren A und Ώ und der Addition der verbleibenden Vektoren E und F.

Haben alle Wicklungen dieselbe Amperewindungszahl und sind si· nach der in Figur 4 gezeigten Art angeordnet» dann ist der Stator in der Lage, die/in Figur 7 gezeigten zwölf Magnetfelder zu bilden· Wegen der Symmetrie sind deren Vektoren alle in Abständen von 30° um den ringförmigen Kern herum angeordnet· Der Botor 10 ist gezwungen, sich so lange zu drehen, bis der Dauermagnet 12 sich in fiichtung eines der durch die Vektoren dargestellten Magnetfelder ausgerichtet hat· In dieser ausgerichteten Lage ist in dem Fenster des Signalumsetzers eines der auf der Walze des Botors aufgebrachten Symbole sichtbar· Der Botor kann demzufolge in Intervallen von je 30° Jeweils in eine ausgerichtete Lage gebracht werden· Durch die 30°-Unterteilung der auf der Walze angebrachten Symbole können diese alle dieselbe Größe haben und in gleichen Abständen auf dsm Umfang der Walze angeordnet sein· Diese benötigten Symbol· sind in größtmöglichster Größe auf der Waise

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derart angebracht, daß sichergestellt ist, daß jedes Symbol in dem Fenster Platz hat.

Obwohl alle Wicklungen des in Figur 4 dargestellten Stators mit Erdpotential verbunden sind, ist auch eine andere, in Figur 9 dargestellte, Schaltung anwendbar. Bei der in Figur 9 dargestellten Schaltung sind die Wicklungen A und D derart untereinander verbunden, daß der Wicklungsteil W1A mit dem Wicklunge teil W4-B in Serie und der Wicklungsteil WAA in Serie mit dem Wicklungsteil W1B geschaltet ist· Die Wicklungen B und E sind untereinander derart verbunden, daß der Wicklungsteil W2A mit dem Wicklungsteil W5B und der Wicklungsteil W5A mit dem Wicklungsteil W2B jeweils in Serie geschaltet ist· In gleicher Weise sind die Wicklungen C und F mit ihren Teilwicklungen in Serie geschaltet· Wenn bezüglich der Wicklungen A und D die an die Anschlüsse 2 und 2 anliegenden Signale beide den Wert NULL· oder beide den Wert EINS haben, sind an den Wicklungen keine Potentialdifferenzen vorhanden und die Wicklungen sind infolgedessen elektrisch nicht erregt· Wenn ein EINS-Signal an dem Anschluß 2 und

ein NULL-Signal an dem Anschluß 2 anliegt, hat der Stromfluß in den Wicklungen A und D eine solche Richtung, daß sich ihre Magnetfelder addieren und den Vektor A bilden· Wenn die Signale vertauscht sind, so daß das EINS-Signal an dem An-

p ■ ο

Schluß 2 und das NULL-Signal an dem Anschluß 2 anliegt, dann

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wird durch, den in den Wicklungen A und D fließenden Strom der Vektor D gebildet· Bei der Ausführungsform nach Figur 9 haben die Wicklungen doppelt soviele wirksame Windungen, weil die Wicklungen A und B in Serie geschaltet sind. Um Magnetfeldvektoren von der gleichen Größe wie vorher bilden zu können, benötigen die in Figur 9 dargestellten Wicklungen jeweils nur die Hälfte, der Amperewindungszahl wie die Wicklungen des in Figur 4- dargestellten Stators.

O 2 Wenn an die Anschlüsse 2 und 2 der in Figur 4- gezeigten

Einrichtung gleichzeitig EINS-Signale angelegt werden, hat dies einen Stromfluß.in den beiden Wicklungen A und D zur Folge, während beim gleichzeitigen Anlegen von EINS-Signalen an die Anschlüsse 2 und 2 der in Figur 9 gezeigten Schaltung dies keinen Stromfluß in den Wicklungen A und D zur Folge hat. Dadurch, daß bei der in Figur 4- gezeigten Schaltung die Ströme der Wicklungen A und Ώ in verschiedenen Richtungen fließen, ist der in dem Kern wirksame Magnetfluß gleich Null. Im Gegensatz dazu heben sich bei der in Figur 9 gezeigten Schaltung die an die Anschlüsse 2 und 2 angelegten EINS-Signale gegenseitig auf und es fließt kein Strom.

Es wäre auch möglich, die in Figur 9 dargestellten und in Serie geechalteten Wicklungsteile W1A und W4B als eine einzige Wicklung auszubilden, welche über die Anschlüsse 2 und 2 mit den ebenfalls eine einzige Wicklung bildenden

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.Teilwicklungen W4A und W1B parallel geschaltet ist. Diese Wicklungen können entweder den Magnetfeldvektor A oder den Magnetfeldvektor D bilden, nicht Jedoch beide zusammen. In gleicher Weise stellen die Wicklungsteile W2A und W5B eine einzige Wicklung dar, welche in Verbindung mit den ebenfalls eine einzige Wicklung darstellenden Wicklungsteilen W5A und W2B entweder den Magnetfeldvektor B oder den Magnetfeldvektor E bilden. In gleicher Weise können der Magnetfeldvektor 0 und der Magnetfeldvektor 3? jeweils für sich durch die Zusammenfassung der Wicklungsteile W3A und W6B in Seriensohaltung zu einer einzigen Wicklung gebildet werden, welche mit der über die Anschlüsse 2 und 2? parallelgeschalteten und aus den Wicklungsteilen W6A und W3B bestehenden Wicklung zusammenwirkt.

Figur 10 zeigt ein Schema zur Serienschaltung der auf dem ringförmigen Stator angeordneten Wicklungen, mittels welcher dasselbe Ergebnis erreicht wird wie mit dem in Figur 9 dargestellten Stator. Bei dem in Figur 10 gezeigten Stator sind alle Wicklungen auf und um den ringförmigen magnetischen Kern herum angeordnet. Die Wicklung AD1 ist über die Anschlüsse

ο
und 2 mit der Wicklung AD2 in Serie geschaltet. Diese Wicklungen sind derart angeordnet, daß, wenn sie Strom von

0 2

dem Anschluß 2 zu dem Anschluß 2 führen, sie ein durch den Vektor A dargestelltes Magnetfeld erzeugen. Wenn der Strom in diesen Wicklungen von dem Anschluß 2 zu dem Anschluß 2

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fließt, bilden sie ein durch, den Vektor D dargestelltes Magnetfeld· Me in Serie geschalteten Wicklungen BE1 und ΒΈ2 bilden ein durch, den Vektor B dargestelltes Magnetfeld, wenn der Strom durch, diese Wicklungen von dem Anschluß 2 zu

ρ
dem Anschluß 2 fließt· Wenn sich die Stromrichtung in diesen Wicklungen umkehrt, wird ein durch den Vektor E dargestelltes Magnetfeld gebildet« Der Anschluß 2 ist über die in Serie geschalteten Wicklungen CF1 und CF2 mit -dem Anschluß 2^J verbunden. Die Wicklungen GF1 und CF2 sind derart angeordnet₉ daß sie entweder das durch den Vektor C dargestellte oder das durch den Vektor F dargestellte Magnetfeld bilden, je nachdem, ob der Strom in diesen Wicklungen von dem Anschluß 2 zu dem Anschluß 2.^J oder in entgegengesetzter Richtung fließt.

Im Betrieb werden an die Anschlüsse 2 , 2 , 2 und 2* dee in Figur 10 dargestellten Stators entsprechend der Tabelle 6 kodierte Signale angelegt« Wenn das betreffende Signalelement eine EIHS ist, ist an den Anschluß ein positives Potential von 24 V angelegt, während, wenn das Signalelement eine NULL ist, der Anschluß an Erdpotential anliegt· Betrachtet

/ 0 2

(man nur die Anschlüsse 2 und 2 und nimmt man an, daß an diese gleichzeitig NULL-Signale angelegt sind, so leuchtet es ein, daß beide Anschlüsse an Erdpotential liegen und demzufolge durch die Wicklungen AD1 und AD2 kein Strom fließt· Es fließt

- 25 -809813/07U

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Jedoch, durch die Wicklungen BE1 und BE2 Strom, wenn das

an den Anschluß 2 angelegte Signal eine EINS ist und es fließt durch die Wicklungen BE1 und BE2 kein Strom, wenn

das an den Anschluß 2 angelegte Signal eine NULL ist·

O 2 Betrachtet man ferner nur die Anschlüsse 2 und 2 und nimmt man an, daß an diese Anschlüsse gleichzeitig EINS-Signale angelegt werden, dann fließt durch die Wicklungen AD1 und AD2 kein Strom, weil dieselben mit Anschlüssen verbunden sind, welche dasselbe Potential haben· Wenn das gleichzeitig an

den Anschluß 2 angelegte Signal eine NULL ist, fließt von dem Anschluß 2² Strom über die Wicklungen BE2 und BE1 zu dem

Anschluß 2 , wodurch der Magnetfeldvektor E gebildet wird.

Durch die Art, in welcher die Wicklungen des in Figur dargestellten Stators miteinander verbunden sind, ist ein an dem Anschluß 2 anliegendes EINS-Signal in Wirklichkeit aufgehoben, sofern auch die Wicklungen AB1 und AD2 durch

ρ
ein an dem Anschluß 2 angelegtes EINS-Signal mitwirken· Die Wicklungen AD1 und AD2 können daher entweder den Magnetfeldvektor A oder den Magnetfeldvektor B, nicht jedoch beide Vektoren zur selben Zeit bilden. In gleicher Weise ist betreffend der Wicklungen BE1 und BE2 ein an den Anschluß 2 angelegtes EINS-Signal in Wirklichkeit durch ein an den Anschluß 2² angelegtes EINS-Signal aufgehoben· Ebenso heben sich,

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%*} U62902

insofern die Wicklungen CF1 und CF2 daran beteiligt sind,

1 "*) die gleichzeitig an die Anschlüsse 2 und 2 angelegten EINS-Signale gegenseitig auf· Biese Signal auf hebung hat dieselbe Wirkung wie die Subtraktion der Magnetfeldvektoren.

O 2
Die an die Anschlüsse 2 und 2 gleichseitig angelegten EINS-Signale bedeuten ebenso viel wie das gegenseitige Aufheben der Vektoren A und D. Ebenso entspricht das gleich-

12 zeitige Anlegen von EINS-Signalen an die Anschlüsse 2 und 2 dem gegenseitigen Aufheben der Vektoren B und E und ferner entspricht das gleichzeitige Anlegen von EINS-Signalen an die Anschlüsse 2 und 2r dem gegenseitigen Aufheben der Vektoren 0 und F·

Der in Figur 10 gezeigte Stator hat einen einfacheren Aufbau als der in Figur 4- -gezeigte Stator und kann außerdem auch alle in Figur 7 dargestellte Vektoren bilden·

Figur 11 zeigt in schematisoher Form einen Stator, welcher erfindungsgemäß anstelle des rein ringförmigen Stators verwendet werden kann· Der Kern 10 dieses in Figur 11 gezeigten Stators ist ein Ring aus ferromagnetisohem Material mit sechs radial nach innen gerichteten Pol schuhen Pi, F2, P3» P4, P5 und P6· Vorzugsweise sind die Pol schuhe gleich und mit sechs gleichen Wicklungen W1, W2 . .· 16 bewickelt, so daß das jeweils durch die elektrische Erregung irgendeiner Wicklung ge-

- 2? -809813/07U

H62902

bildete Magnetfeld Jeweils die gleiche Stärk« hat wie das jeweils durch eine beliebige andere Wicklung gebildet· Magnetfeld. Vorteilhafterweise ist hierin der Polschuh. PI als Pol A bezeichnet und seine Wicklung W1 ale Wicklung A. Wenn durch die Erregung der Wicklung W1 das Polende dee radialen Polschuhes P1 einen Nordpol bildet, dann wird Jeder andere radiale Pol zu einem magnetischen Südpol und der Fluß des Magnetfeldes ergibt annähernd das in Figur 12 punktiert dargestellte Muster· Der in Figur 11 dargestellte Vektor A stellt dann die Richtung und Größe des durch Erregung der Wicklung A gebildeten Magnetfeldes dar. In gleicher Weise ist der Polschuh P2 als Pol B bezeichnet, seine Wicklung W2 ist als die Wicklung B bezeichnet und der Vektor B stellt das bei Erregung der Wicklung B gebildete Magnetfeld dar. Der Polschuh P3 ist als Pol 0 bezeichnet, seine Wicklung W3 ist als die Wicklung C bezeichnet und der Vektor C stellt das bei Erregung der Wicklung C gebildete Magnetfeld dar. Der Polschuh P4 und die Wicklung W4 sind in der gleichen Art und Weise dem Vektor D zugeordnet, der Polschuh P5 und seine Wicklung W5 sind dem Vektor E zugeordnet und der Polschuh P6 und seine Wicklung W6 sind dem Vektor F zugeordnet.

Die Wicklung A kann durch ein an den Anschluß 2 angelegte* Signal einzeln erregt werden, die Wicklungen B und C

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Η62902

sind jedooh mit dem Anschluß 2 verbunden, so daß bei einem an diesen Anschluß angelegten elektrischen Signal beide Wicklungen gleichzeitig elektrisch erregt sind. In gleicher Weise sind die beiden Wicklungen D und £ mit dem

Anschluß 2 derart verbunden, daß durch ein an diesen Anschluß angelegtes Signal diese beiden Wicklungen gleichzeitig erregt sind« Bei einem an den Anschluß 2* angelegten Signal wird jedoch nur die Wicklung F erregt« Wenn entsprechend der In Figur 6 gezeigten Tabelle kodierte elektrische Signale an die Anschlüsse 2°, 2¹, 2² und 2⁵ des in Figur gezeichneten Stators angelegt werden, werden die in Figur gezeigten magnetischen Feldvektoren gebildet«

Figur 13 zeigt einen abgeänderten Stator mit zwölf symmetrisch um den runden Kern herum angeordneten radialen Polschuhen« Der Stator nach Figur 13 ist im wesentlichen der Stator nach Figur 11 mit Hinzufügung von weiteren sechs radialen Polschuhen P7, P8, P9, P10, P11 und P12. Bei dem Stator nach Figur 13 gibt es für jede Vektorrichtung einen radialen Polschuh, d.h· der Vektor A verläuft in gerader Linie mit dem Polschuh P1, der Vektor ABCF verläuft in gerader Linie mit dem Polschuh P8, der Vektor ABC verläuft in gerader Linie mit dem Polschuh P2, der Vektor BC verläuft in gerader Linie mit dem Polschuh P9, usw. Die Wicklungen W1, W2 bis W6 sind auf denselben Pol schuhen angeordnet wie bei dem in Figur

809813/0714 - 29 -

U62902

dargestellten Stator, während die hinzugefügten Polschuhe P7, P8 bis P12 keine Wicklungen tragen. Die hinzugefügten Polschuhe sind für die Wirkungsweise des Signalumsetzers nicht notwendig, bieten aber einen geeigneten Weg zur Benutzung eines Rotors mit einem gekrümmten Dauermagneten. Der in Figur 13 schematisch dargestellte gekrümmte Dauermagnet M2 sichert wirksam, daß sich der Rotor dreht, wenn es erforderlich ist denselben von einer Lage in eine um 180° entgegengesetzte Lage zu bewegen. Anstatt der Verwendung eines gekrümmten Magneten können die radial nach innen gerichteten Enden der Statorpolschuhe nach einer in der US-Patentschrift 3 118 138 gelehrten Art gestaltet sein und als Rotor ein üblicherweise gestalteter Magnet verwendet werden. Die Anwendung solchermaßen geformter Polschuhe in Verbindung mit einem gekrümmten Magnetrotor ergibt bessere Wirkungen.

Der in Figur 14 der Zeichnungen dargestellte Stator mit symmetrischen, radialen Polschuhen stellt eine weitere Abwandlung des in Figur 11 gezeigten Stators dar. Die Kerne dieser beiden Statoren sind gleich, weil beide rund sind und symmetrisch angeordnete, radial nach innen gerichtete Polschuhe P1, P2, P3, P4, P5 und P6 aufweisen. Die Statoren nach den Figuren 11 und 14 unterscheiden sich im wesentlichen nur

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In der Art, In welcher die Wicklungen auf den radialen Polschuhen angeordnet sind· Bei der Ausführungsform nach Figur 11 ist jeweils jede der Wicklungen W1, W2, W3, W4, W5 und W6 auf einen anderen radialen Polschuh gewickelt, wohingegen bei dem in Figur 14 gezeigten Stator jede Wicklung jeweils in ewei Wicklungsteile aufgeteilt ist, welche jeweils auf diametral gegenüberliegende Polschuhe gewickelt sind. Zur besseren Übersicht sind in Figur 14 nur drei Wicklungen W1, W4 und W5 dargestellt. Die Wicklung W1 hat einen Wicklungsteil W1A auf einem radialen Polschuh P1 und einen zweiten Wicklungsteil W1B auf einem diametral gegenüberliegenden Polschuh P4. Diese zwei Teile dieser Wicklung sind in Serienschaltung dargestellt, obwohl sie auch parallel geschaltet sein können, ohne daß der Erfindungsgedanke geändert wird· Die zwei Teile der Wicklung W1 sind derart angeordnet, daß wenn ein an den Anschluß 2 angelegtes EINS-Signal bewirkt, daß der Polschuh F1 ein Nordpol 1st, dann Strom in dem Wioklungeteil W1B in einer solohen Richtung fließt, daß der Polschuh P4 ein magnetischer Südpol ist* Daa durch dl· Erregung der beiden Teile der Wicklung W1 zwischen den PolBohuhen P1 und P4 gebildet« starke Hagnetfeld ist in dem Schatubild nach figur 7 durch den Vektor A dargestellt. 91· Wioklung 1* hat la gleicher Weis· «inen Wicklungsteil W4A «tat einem radialen Poleohuh P4 und einen anderen Wicklungeteil tut «lz»m diametral gegenüberliegenden Polschuh P1· Di·

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1% H62902

2
Wicklung W4 ist an den Anschluß 2 angeschlossen und die beiden Jeweils auf Polschuhen P5 und P2 angeordneten Wicklungstjeile W5A und W5B der Wicklung W5 sind Jeweils

ρ
an den Anschluß 2 angeschlossen. Vernachlässigt man die Wicklung W5 bezüglich des Zeitpunktes, an welchem

2
dem Anschluß 2 ein EINS-Signal zugeführt wird und dadurch der Polschuh P4- einen Nordpol bildet, dann fließt Strom in dem Wicklungsteil W4-B in solcher Richtung, daß der Polschuh PI einen magnetischen Südpol bildet. Vorausgesetzt, daß die Amperewindungszahl des Wicklungsteiles W1A gleich der Amperewindungszahl des Wicklungsteiles W4-B ist und die Amperewindungszahlen der Wicklungsteile W4A und W1B gleich groß sind, dann ist die Magnetfeldstärke, wenn EINS-

O 2 Signale gleichzeitig an die Anschlüsse 2 und 2 angelegt werden, entsprechend dem in der Wicklung W1 fließenden Strom entgegengesetzt der Magnetfeldstärke entsprechend dem in der Wicklung W4 fließenden Strom. Da diese beiden Magnetfeldstärken in ihrer Größe gleich, in ihrer Richtung jedoch entgegengesetzt sind, heben diese Magnetfeldstärken einander auf, so daß nur noch das Magnetfeld wirksam ist, welches durch den in der Wicklung W5 fließenden Strom gebildet wird. In dem Diagramm nach Figur 7 stellt der Vektor ADE das Magnetfeld dar, welches bei Anlegen von EINS-Signalen an die Anschlüsse 2 und 2 des in Figur 14 gezeigten Stators

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33 U62902

gebildet wird* Bei dem Stator nach Figur 14 kann jedes der in Figur 7 durch Vektoren dargestellten Hagnetfelder gebildet werden. Die Schaltung nach Figur 14 ist der in Figur 11 gezeigten Schaltung vorzuziehen, weil durch Verwendung zweiteiliger Wicklungen eine merklich bessere Wirkungsweise des Signalumsetzers erzielt wird.

Der in Figur 15 gezeigte Stator stellt eine Abwandlung des in Figur 11 gezeigten.Stators dar· Die Wicklungen W1, W2, W3, W4_t ¥5 bzw. W6 sind bei beiden Statoren auf radiale Polschuhe PI₉ P2, P3» P4-, P5 bzw. P6 gewickelt« Bei dem in

Figur 15 gezeigten Stator sind die Wicklungen W1 und W4

0 2 jedoch zwischen den Anschlüssen 2 und 2 in Serie geschaltet.

Die Wicklungen W2 und W5 sind zwischen den Anschlüssen 2

und 2 in Serie geschaltet und die Wicklungen W3 und W6

1 -5 sind zwischen den Anschlüssen 2 und 2 in Serie geschaltet·

Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Stators nach

1 -5 Figur 15 sei hier angenommen, daß an die Anschlüsse 2 und 2r NULL-Signalβ angelegt sind, wahrend an den Anschlüssen 2 und 2 gleichzeitig EINS-Signale anliegen· Da das Signalelement BULL· durch Erdpotential 'dargestellt ist, sind die

1 3 Anschlüsse 2 und 2^ geerdet· Im Gegensatz dazu wird ein

EINß-Signal durch + 24 V dargestellt, weshalb die Anschlüsse

und 2 an einem positiven Potential von 24 V anliegen. Weil

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U62902

O 2
beide Anschlüsse 2 und 2 auf demselben positiven Potential liegen, fließt in der Wicklung W1 bzw. W4- kein Strom. In gleicher Weise fließt in den Wicklungen W3 bzw. W6 kein Strom, weil deren beide Anschlüsse an Erdpotential liegen.

p Es fließt jedoch Strom von dem Anschluß 2 durch die Wicklungen W5 und W2 zu dem Anschluß 2 . Durch diesen Strom wird der in Figur 7 dargestellte Magnetfeldvektor ADE gebildet. Alle in Figur 7 dargestellten Magnetfeldvektoren können von dem in Figur 15 gezeigten Stator gebildet werden, wenn an die mit 2 , 2 , 2 , 2* bezeichneten Anschlüsse jeweils Signale entsprechend der in Figur 6 gezeigten Tabelle angelegt werden.

Der Stator nach Figur 15 hat eigentlich beim Aufbau des Magnetfeldvektors ADE nicht die den Vektoren A und D entsprechenden Magnetfelder aufgebaut* Vielmehr hebt das EINS-Signal des Anschlusses 2° in Wirklichkeit das EINS-Signal des Anschlusses 2 auf, so daß durch die Wicklungen W1 und W4- kein Strom floß, wodurch bei der Bildung des Magnetfeldvektors E nur der durch die Wicklungen W5 und W2 fließende Strom wirksam war. Obwohl keine Magnetfelder entsprechend den Vektoren A und D wirklich gebildet waren, hatte die gleichzeitige Anlegung von EINS-Signalen an die Anschlüsse

und 2 dieselbe Wirkung, als wie wenn die Vektoren A und D einander aufgehoben haben würden. In gleicher Weise können,

809813/07M - 3* -

1 ^5 wo EINS-Signale gleichzeitig an die Anschlüsse 2 und 2^P des Stators nach Figur 15 angelegt sind, die Vektoren C und F als einander aufhebend und nur der Vektor B als wirklich vorhanden betrachtet werden. Wo EINS-Signale gleichzeitig

1 2
an die Anschlüsse 2 und 2 angelegt sind, können die Vektoren B und E als einander aufhebend betrachtet werden, während die Vektoren C und D wirksam bleiben und einen resultierenden Vektor OD bilden· Der in Figur 15 gezeigte Stator kann also durch einen der Vektorsubtraktion analogen Vorgang bewirken, daß nur einer der Vektoren E oder B oder CD wirksam ist.

Der Binärkode für die dekadische Zahl O, tabellarisch geordnet in Figur 6, sei als 1011 vorausgesetzt. Da der vierteilige Binärkode für die dekadische Zahl 0 in Wirklichkeit 0000 ist, gebraucht der gemäß Figur 6 tabellarisch geordnete Kode in Wirklichkeit für diese dekadische Zahl einen "Falsch"-Kode. Wo es erwünscht ist, daß der Signalumsetzer für die dekadische Zahl 0 den richtigen Binärkode setzt, was dann der Fall ist, wenn gewünscht wird, daß der Signalumsetser im Fenster dann daa Symbol 0 anzeigt, wenn an allen Eingängen des Stators NülL-Signale anliegen, dann kann, wie in Figur 2 schematisch gezeigt, an der Seitenwand 7A •in ßtabmagnet 18 befestigt sein. Der Stabmagnet 16 ist derart

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. angeordnet, daß die Zahl O im Fenster des Signalumsetzers erscheint, wenn ein elliptischer Magnet 12 des Rotors in einer Linie mit dem Stabmagnet liegt. Der Stabmagnet 18 hat ein ausreichendes Hagnetfeld, um in der Lage zu sein, den Magneten 12 in Richtung dieses Magnetfeldes zu drehen, wenn keine der Statorwicklungen elektrisch erregt ist· Wenn jedoch einige der Statorwicklungen erregt sind, ist das durch den Stator gebildete Magnetfeld so stark, daß es das Magnetfeld des Stabmagneten 18 überdeckt« Demzufolge dreht sich der durch das verdeckte Magnetfeld im wesentlichen unbeeinflußte Rotor in einem Sinne, in welchem er den elliptischen Magneten 12 auf das betreffende Statorfeld ausrichtet.

Der Dauermagnet 18 findet bei Signalumsetzern Anwendung, die im Dauerbetrieb betrieben werden soll· Bei Dauerbetrieb liegen fortgesetzt Binärsignale an den Eingängen dee Signal-Umsetzers an und diese Signale ändern sich nur dann, wenn im Fenster des Signalumsetzers jeweils ein anderes Symbol angezeigt werden soll. Wenn der Signalumsetzer intermittierend betrieben oder mit "Binär eignal-Impulsf öl gen" beschickt werden soll, darf kein Dauermagnetstab 18 verwendet werden» welcher den Rotor bei nicht erregten Statorwicklungen in seine dekadische Nullstellung dreht. Wird der Signalumsetzer

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I t

■3T-

intermittierend betrieben oder mit Binärsignal-Impulsfolgen beschickt, so kann anstatt des Dauermagnetstabes 18 ein Elektromagnet verwendet werden, welcher nur dann erregt ist, wenn an allen Eingängen des Stators NULL-Signale anliegen, und welcher in den zwischen den Impulsen liegenden Intervallen nicht erregt ist·

Bei Signalumsetzern, welche mit Binärsignal-Impulsfolgen beschickt werden, ist es üblich, diese Signalumsetzer mit einem Speicher zu versehen, welcher bewirkt, daß das jeweils zuletzt angezeigte Symbol im Fenster des Signalumeetzers verbleibt, auch wenn der betreffende Binärsignal-·Impuls nicht mehr anliegt· Der Speicher speichert das im Fenster zuletzt angezeigte Symbol so lange, bis jeweils ein neuer BinärSignalimpuls an dem Signalumsetzer anliegt, welcher jeweils bewirkt, daß ein anderes Symbol angezeigt wird·

Ein solcher, für den Gebrauch mit dem erfindungsgemäßen Signalumsetzer geeigneter Speicher ist in der US-Patentschrift 2 943 313 beschrieben· Diese Patentschrift lehrt die Anwendung eines magnetostatischen Elementes, welches den Rotor jeweils in eine unwirksame Stellung zieht, wenn der Stator nicht erregt ist« Das heißtt Wenn die Statorwicklungen elektrisch erregt sind, richtet sich der Rotor

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U62902 3%

,χ. ■ ·

in Richtung dee durch den Stator gebildeten Magnetfeldes von selbst aus wie dies beispielsweise in Figur 16A gezeigt ist» wo der Hagnet 12 des Rotors in einer Linie mit dem Vektor A liegt. Beim Abbau des Magnetfeldes des Stators ist der Magnet 12 in eine unwirksame Stellung gezogen, in welcher er mit den jeweils nächstliegenden magnetischen Elementen 19 und 20 in einer Linie liegt, wie dies in Figur 16B gezeigt ist. Diese magnetischen Haltemittel 19 und 20 halten den Rotor so lange in dieser unwirksamen Stellung, bis der Stator wieder erneut durch binär kodierte Signale erregt wird. Auf diese Weise sind bezüglich des Rotors zwei, eng beieinander liegende, magnetisch bestimmte, unveränderliche Stellungen gegeben. Die eine Stellung ist durch den Stator festgelegt, dessen Wicklungen elektrisch erregt sind, und die andere Stellung ist durch die magnetostatisehen Halteelemente bestimmt, welche mit dem Dauermagnetismus des Rotors im Sinne einer Festlegung einer solchen unwirksamen Stellung des Rotors zusammenwirken, wenn der Stator elektrisch nicht erregt ist.

Im Rahmen der Erfindung liegt auch eine andere Möglichkeit, einen Signalumsetzer mit einem "Speicher" zu versehen. Wenn beispielsweise der Stator eine in Figur 13 gezeigte Bauart mit radialen Polschuhen aufweist, können die Polschuhe eine in der

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US-Patentschrift 3 118 138 gezeigte Form haben, damit der Signalumsetzer Speiohereigenschaft hat.

Die Erfindung wurde oben in Verbindung mit einem Signalumsetzer beschrieben, der mit binär kodierten Eingangssignalen gespeist wird und zwölf Signalsymbole wi ed ergeben, kann. Zum Zweck der Erläuterung sind die beschriebenen Binärsignale entsprechend einem Muster-Binärkode abgeändert. Sie Erfindung kann leicht in der Weise abgewandelt werden, daß auch andere Binärkode Anwendung finden können, wie z.B. der "Gray-Binärkode". Ferner kann der Stator, wenn mehr Anzeigestellungen erforderlich sind, durch Hinzufügen mehrerer Wicklungen und durch Anordnung dieser Wicklungen derart, daß sie auf fünf- oder sechsstellige kodierte Signale ansprechen, abgeändert werden. Ebenso kann, wenn weniger Anzeigestellungen benötigt werden, der Stator so abgeändert sein, daS dreistellig kodierte Signale verarbeitet werden können. Sie in den Zeichnungen dargestellten Schaltungen der Statorwioklungen sind nur beispielsweise. Die Wicklungen können bei gleichem oder analogem Ergebnis auch In jeweils anderen Schaltungen liegen.

Sie Hauptanwendung der Erfindung besteht in der Umsetzung Ton Binärkode auf «inen dekadischen Kod·. Die Erfindung ist jedoch

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nicht auf diese Anwendung beschränkt und kann selbstverständlich auch auf die Verarbeitung von elektrischen Signalen Anwendung finden, welche jeweils drei oder mehr Werte annehmen können. Die Erfindung beinhaltet auch die Verarbeitung dreistelliger, vierstelliger und mehrstelliger Signale.

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Claims (11)

Patentansprüche

1.) Elektromagnetisches Gerät zur Umsetzung von in einem bestimmten DarStellungskode jeweils gleichzeitig gegebenen Signalen in nach einem anderen Barstellungskode orientierte Signale, insbesondere zur Umsetzung von Binärsignalen in dekadische Signale, bei welchem die aufgenommenen Signale zwecks Erzeugung ihnen zugeordneter, gerichteter Magnetfelder elektrischen Statorwicklungen zugeführt werden und die umgesetzten Signale aus Resultierenden der Vektoren dieser Magnetfelder gewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die in gerader Zahl vorgesehenen Statorwicklungen (W1, W2, 13, W4, W5, W6) nicht nur eine Addition, sondern auch eine Subtraktion sowie gegebenenfalls auch eine gleichzeitige Addition und Subtraktion der Magnetfeldvektoren (A, B, 0, B, E, ?) gestatten.

2. Signalumsetzer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen einzigen, ringförmigen, gegebenenfalls mit ferromagnetisch» Kern (9> 10) versehenen Stator (8) mit symmetrischer Wicklungsanordnung (W1 ... W6) und einem

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H62902

zentrisch in diesem Stator drehbar gelagerten, magnetischen Kotor (12, M2), dessen jeweilige, durch das jeweilige resultierende Statorfeld der zugeführten Signale bestimmte Stellungen die umgesetzten Signale symbolisieren·

3· Signalumsetzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (8) mit radial nach innen gerichteten, die Wicklungen (W1 ... W6) haltenden Polschuhen (P1 ..· P12) ausgestattet ist (Figuren 11 bis 15).

4·. Signalumsetzer nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß nur jeweils jeder zweite Polschuh (P1 ... P12) bewickelt ist (Figur 13).

5· Signalumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Eingangssignal eine

Ω Ί P *5

_ϊ gesonderte Eingangsleitung (2,2, 2 , 2 ) vorgesehen ist (Figur 2).

6. Signalumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Statorwicklungen (W1 ... W6) in jeweils zwei einander

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diametral gegenüberliegende Teilwicklungen (W1A, W1B, W2Ä, W2B ... W6A, W6B) aufgeteilt ist (Figuren 4, 5, 91 10,

7· Signalumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorwicklungen (W1 ... W6) und die Signal-Eingangsleitungen (2°, 2¹, 2², 2?) derart miteinander verbunden sind, daß jeweils wenigstens einige der Wicklungen durch das gleiche Signal im Sinne einer . Zusammenwirkung beim Aufbau eines vektor!eilen Magnetfeldes (aus A, B, C, B) E, F) erregt und mindestens eine der Wicklungen durch ein anderes Signal so erregt wird, daß sie hinsichtlich des Aufbaues dieses Magnetfeldes unwirksam ist (Figur 9)·

8. Signalumsetzer nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Signal-Eingangsleitungen (2 , 2 , 2Γ, 2?) jeweils an beide Enden einer ihnen jeweils zugeordneten Wicklung (W1 ... W6) angeschlossen sind und daß mindestens eine Signal-Eingangsleitung an die Enden zweier Wicklungen angelegt ist (Figur 9).

9. Signalumsetzer nach Anspruch 7» dadurch gekenn-

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OWOiNAU

zeichnet, daß jeweils einander diametral gegenüberliegende Wicklungen (W1, W4 bzw. W2, W5 bzw. W3, W6) in Serie geschaltet sind, daß ferner jeweils zwei Signal-Eingangsleitungen (2°, 2 bzw. 2 , 2?) an die Enden dieser Serienschaltungen angelegt sind und daß mindestens eine

1 P Signal-Eingangsleitung (2 bzw. 2 ) an die Enden zweier Wicklungen angeschlossen ist (Figur 15)·

10. Signalumsetzer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Signal-Eingangsleitungen (2 , 2^ bzw. 2°, 2? bzw. 2^, 2²) an die Enden einer Statorwicklung (OT bzw. AD bzw. BE) angeschlossen sind und min-

1 2 destens eine Signal-Eingangsleitung (2 bzw. 2 ) an die Enden zweier Wicklungen (BE, OF bzw. AD, BE) angelegt ist (Jlgur 10).

11. Signalumsetzer nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bot or (12, 142) mit einer Symboltrommel (14) gekuppelt ist und ein Gerätegehäuse (5> 1) mit einem Sichtfenster (3) versehen ist, durch welches hindurch je nach Rotorstellung jeweils eines der die umgesetzten Signale darstellenden Trommelsymbole sichtbar ist (figuren 1, 2, 5, 13 und 16).

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