Die Erfindung bezieht sich dabei sowohl auf ein Verfahren zur Erfassung eines unerwünschten Betriebszustandes, wie auch auf einen Meßgeber, der gegen Ausfall gesichert ist. Dieser Messgeber ist bevorzugt ein"Funktionsdrehmelder", der in der Antriebstechnik üblicherweise als Resolver bezeichnet wird. Inhaltlich ist ein Resolver ein transformatorisch gekoppelter Messgeber, der ein Nutzsignal abgibt, aus dem zumindest ein für die Antriebstechnik relevantes Systemsignal bestimmt werden kann.

Vom technischen Funktionsprinzip her ist der Funktionsdrehmelder ein rotierender Transformator, dessen Ausgangsspannung eine eindeutige Beziehung zur Position seiner Welle hat. Funktionsdrehmelder eignen sich deshalb als absolute Winkelgeber mit einem Drehbereich von grösser 360°, vgl. dazu beispielsweise die DE-C 196 35 040 (Litton), dort Spalte 1, Zeilen 15 bis 20 sowie Spalte 2, Zeilen 9 bis 13. Während sich bei der bezogenen Schrift der Funktionsdrehmelder auf den rein mechanischen Aufbau bezieht, vgl. die dortige Figur 2, ist die Bestimmung der gewünschten Systemgrößen auch mit der DE-C 38 34 384 (Lenze) möglich. In letzterer Schrift ist ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von digitalen Drehzahlen und Drehwinkelinformationen mittels eines Funktionsdrehmelders beschrieben. Dazu sei auf die dortige Figur 1 verwiesen. Sie zeigt eine Regelschaltung als Nachlaufregler, mit der aus einem Betriebssignal der Rotorwicklung des Resolvers die Schaltungsanordnung gespeist wird, welche mit einem Regler eine Regeldifferenz auf Null regelt. Im stationären Zustand entspricht die Ausgangsgröße des Reglers dann der Drehzahl und ihr Integral der Lage (dort"Winkelausgabe"genannt).

Besonders in einer rauhen Umgebung, aber auch bei langfristigem Gebrauch muß sichergestellt werden, daß Antriebe keine unzulässige Betriebszustände einnehmen, also keine zu hohen Drehzahlen erfahren, wenn beispielsweise das Meßglied für die Drehzahlmessung ausfällt, wie durch einen elektrischen oder mechanischen Fehler im Drehgeber. Solche Probleme werden im Stand der Technik meist durch Redundanz gelöst, namentlich durch Einsatz von mehreren Drehgebern, die dann im Rahmen einer Vergleichsmessung oder einer Mehrheitsentscheidung (bei zumindest drei Messgebern) eine Sicherheitsüberwachung erlauben.

Es ist eine technische Problemstellung der Erfindung, Sicherheit ohne Redundanz zu ermöglichen, und diese Sicherheit für Betriebssignale in der Antriebstechnik zur Verfügung zu stellen. Es sollen dabei keine zusätzlichen Geber für die genannten Betriebssginale erforderlich sein und dennoch soll eine sicherheitsgerichtete Drehzahlbegrenzung eines Antriebs zur Erzielung hoher Schutzlevel möglich werden.

Erreicht wird das gemäß der Erfindung mit einem Verfahren nach Anspruch 1. Alternativ stellt auch ein Verfahren nach Anspruch 16 eine solche Problemlösung bereit. Der in der Sicherheit zuverlässige Messgeber nach Anspruch 20 ermöglicht die Generierung eines Fehlersignals über eine Überwachungsschaltung, wobei ein nicht zulässiger Betriebszustand erfaßt und das Fehlersignal entsprechend erzeugt wird.

Im generellen Bereich der Antriebstechnik findet das Verfahren nach Anspruch 30 Anwendung, alternativ ein Messgeber nach selbigem Anspruch, wobei ein Verstimmungssignal eingesetzt wird, das in die geschlossene Regelschleife des Messgebers eingespeist wird. Diese dauerhafte Einspeisung des Verstimmungssignals kann außerhalb der Meßschleife in einer gesonderten Überwachungsschaltung detektiert werden, wo seine Anwesenheit überwacht wird und bei Ausbleiben dieses-in der Überwachungsschaltung Kontrollsignal genannten-Verstimmungssignals wird das Fehlersignal entsprechend abgegeben. Der Überwachungsschaltung wird auch das Ausgangssignal des Messgebers zugeführt, welches in gleicher. Weise dem geschlossenen Regelkreis zugeführt wird, wobei aber dieses Betriebssignal Teil der geschlossenen Regelschleife ist. Lediglich die Überwachungsschaltung liegt außerhalb der geschlossenen Regelschleife und ist mit ihrem Ausgangssignal nicht in die Ermittlung des regelungstechnischen Signals einbezogen.

Mit dieser besonderen Überwachung werden alle elektrischen Fehler des Drehmelders und dessen Anschlußleitung, wie Unterbrechung oder Kurzschluß, festgestellt und das Fehlersignal entsprechend generiert.

Die Überwachungsschaltung übernimmt die Erkennung des Fehlers, wobei für den Fall des Einsatzes eines transformatorisch-gekoppelten Messgebers im Sinne des "Funktionsdrehmelders"ein Prüfsignal nahe dem Nachlaufregelkreis der Schaltungsanordnung des Funktionsdrehmelders eingespeist wird. Besonders an der Stelle der Regelabweichung, also vor dem zumindest einen Integralanteil aufweisenden Regler des Nachlaufkreises kann die Einfügung des Prüfsignals stattfinden. Dieses Prüfsignal beeinflußt damit den gesamten Regelkreis und stellt bildlich gesprochen eine Verstimmung dar, wenn man davon ausgeht, daß am Eingang des Reglers der Schaltungsanordnung im stationären Fall eine Regelabweichung von Null vorliegt.

Diese stationäre Regelabweichung liegt weiterhin vor, nur ist sie beeinflußt von der Einspeisung des Prüfsignals, das seinerseits der Überwachungsschaltung in gleicher Weise (in gleicher Amplitude) zugeführt wird.

Kommt es zu einer Störung des Funktionsdrehmelders, kann die Sicherheitsüberwachung erkennen, daß ein Kontrollsignal sich nicht zu Null ergibt, wenn das Verstimmungssignal subtrahiert wird. Das läßt den Rückschluß darauf zu, daß irgend ein elektrischer oder mechanischer Fehler am Messgeber vorliegt, was zu einer Sicherheitsabschaltung führt, die auf einer niedrigen Spannungsebene veranlaßt wird. Das Vorhandensein des Prüfsignals (Anspruch 4,5 oder 6) wird ständig in der Sicherheitsüberwachung überwacht. Dabei kann das Prüfsignal im wesentlichen konstant sein. Es kann als Winkelsignal eingespeist werden, spezifisch an der zuvor beschriebenen Stelle der Regelabweichung des Intergralreglers der Nachlaufregelung.

Sowohl der Sicherheitsüberwachung, als auch der Nachlaufregelung wird nicht nur das Prüfsignal. Sondern auch das Ausgabesignal (Betriebssignal) des Resolvers zugeführt (Anspruch 2).

Beispiele von zu erkennenden Fehlern sind eine Grenz-Drehzahlüberwachung (Anspruch 7).

Die Bestimmung des Drehzahlwertes oder des Lagewertes in der Nachlaufregelung erfolgt so, wie im Stand der Technik eingangs erläutert (Anspruch 9).

Nachdem das Prüfsignal in der Sicherheitsüberwachung zunächst aus dem modulierten Betriebssignal des Funktionsdrehmelders herausgefiltert wird, und dazu keine spezifische Demodulation in der Sicherheitsüberwachung vorgenommen werden muß, wie sie in der Nachlaufregelung durch eine Trägerfrequenz vorgenommen wird, kann mit einer einfachen Schaltungstechnik der Hochfrequenzanteil des Betriebssignales ausgefiltert werden (Anspruch 10,11 und 12 sowie 17). Dabei ist darauf zu verweisen, daß die Funktionalität vergleichbar sein sollte, die im Anfangsabschnitt der Nachlaufregelung und bei der Sicherheitsüberwachung Einsatz findet.

Das durch die funktionell gleiche Beeinflussung des Signals gewonnene Kontrollsignal sollte im Normalzustand des Antriebes betragsmäßig im wesentlichen dem Prüfsignal entsprechen, so daß eine subtraktive Kombination (im Sinne eines Vergleichs der betragsmäßigen Größen) zu einem Null-Ergebnis führt (Anspruch 13).

Liegt eine zeitlich längere oder eine betragsmäßig größere Abweichung vor, kann das Fehlersignal generiert werden (Anspruch 14,18). Um nicht zu empfindlich Fehlersignale zu detektieren, kann eine Toleranzspanne vorgesehen sein, beispielsweise durch einen Fensterkomparator. Es kann auch eine zeitliche Sperre vorliegen, bevor das Fehlersignal aktiviert wird.

Anzumerken ist, daß die zu erfassenden Fehlersignale keine solchen sind, die "regelungstechnisch erfaßbar und ausregelbar"sind. Solcherart erfaßbare Störeinflüsse sollen durch die reguläre Regelung bzw. Steuerung erfaßt werden, während die von dieser Regelung nicht beeinflußbaren"Störgrößen"im Sinne von sicherheitsrelevanten Fehlern durch die Sicherheitsüberwachung gesondert erfaßt werden (Anspruch 16).

Um den Einfluß durch das Prüfsignal deterministisch zu halten, sollte dieses Signal zumindest stetig sein, besonders als ein konstanter Wert ausgebildet werden (Anspruch 26,27 und 28). Es wird zwar in den Regelkreis eingespeist, kann aber bei seiner bekannten Größe in der eigentlichen Regelung berücksichtigt werden (Anspruch 28). Da es deterministisch und in seiner Amplitude bekannt ist, kann es auch in der Sicherheitsüberwachung subtraktiv kombiniert werden, welche Sicherheitsüberwachung dieses Prüfsignal als Verstimmung der Regelabweichung des Nachlaufreglers im Sinne eines Kontrollsignals gesondert bestimmt (Anspruch 31).

Das in der Nachlaufregelung (der Steuerschaltung) verwendete Modulationssignal kann im Bereich von 4 bis 6 kHz liegen, insbesondere als sinusförmiges Signal, um durch eine Abtastung des Verlaufs dieses Signals, bzw. der Kurvenform eine höhere Auflösung zu erhalten. Beispielsweise wird innerhalb einer Sinus-Schwingung 8 mal abgetastet, was insbesondere bei langsamen Drehzahlen von Vorteil ist.

Besonders vorteilhaft ist der Einsatz des Verstimmungssignals (auch : Prüfsignals) zur Erkennung von Kurzschlüssen in den Anschlußleitungen, den Verbindungsstellen oder der Wicklung des Messgebers. Mit einem aufgeprägten Gleichsignal im Messgeber, der auf die Meßgröße keinen Einfluß aufgrund der transformatorischen Kopplung besitzt, könnte allenfalls eine Unterbrechung detektiert werden, nicht aber ein Kurzschluß, der das Gleich-Stromsignal am Messgeber praktisch unverändert belassen würde. Meist sind Fehlerursachen defekte Kabel und Anschlüsse, die mit der Erfindung unabhängig von der Art des Fehlers im Bereich des Messgebers erkannt werden können.

Mit der Erfindung kann Sicherheit ohne zusätzliche Redundanz von Drehgebern zur Verfügung gestellt werden. Es kann demzufolge für eine Antriebsanwendung nur ein solcher sicherheitsüberwachter Sensor, beispielsweise als Funktionsdrehmelder, verwendet werden. Nicht ausgeschlossen ist die Verwendung weiterer Sensoren, wenn es das Anwendungsgebiet erfordert.

Die Sicherheitsüberwachung erstreckt sich dabei zunächst auf den Drehgeber selbst, mit dieser Überwachung des Drehgebers wird aber auch der Antrieb als Ganzes und das von dem Antrieb angetriebene Objekt ebenfalls in der Sicherheit überwacht. Die Überwachung erfolgt auf einem potentialmäßig niedrigen Pegel, also nahe der Steuerspannung, nicht auf der Leistungsseite.

Erfindungsgemäß können Kosten durch die Einsparung weiterer redundanter Geber reduziert werden. Montageaufwand kann vermieden werden und Sicherheit kann gleichwohl gewonnen werden.

Ausführungsbeispiele erläutern und ergänzen die Erfindung.

Figur 1 veranschaulicht ein Blockschaltbild eines ersten Beispiels.

Figur 2 veranschaulicht einen Übersichtsschaltplan, zur Verdeutlichung des Prüfsignals s.

Figur 3 sind Signalverläufe (a) bis (f) mit dem ersten Beispiel, für verschiedene Fehlerzustände, die erfasst werden.

Figur 4 sind Signalverläufe (a) bis (f) mit dem ersten Beispiel, für verschiedene Fehlerzustände, die erfasst werden.

Figur 2 veranschaulicht eine schematische Übersicht über die Funktionseinheiten der hier beschriebenen Sicherheits-Überwachung. Als Messgeber wird ein Funktionsdrehmelder (Resolver) 50 angewendet, der mit der Welle des Antriebes gekoppelt ist. Der Funktionsdrehmelder weist dabei transformatorisch gekoppelte Wicklungen auf, von denen eine mit der Welle mitdreht, während die beiden anderen Wicklungen dem Stator zugeordnet sind und von einer Steuerschaltung 40 mit zwei Wechselsignalen versorgt werden. Die Phasenlage dieser Wechselsignale soll im stationären Zustand der Lage bzw. Drehlage a des Antriebs entsprechen. Dazu ist die Nachlaufregelung 40 mit einem Integrator als Regler versehen, der eine Regeldifferenz auf Null ausregelt, welcher Zustand vorgibt, daß die Phasenlage des Signals am Ausgang der Nachlaufregelung der Lage des Antriebs entspricht.

Mit den Funktionseinheiten 40,50 ist damit ein geschlossener Regelkreis charakterisiert. Aus dem Regelkreis wird das Betriebssignal U53 des Resolvers, also das auf der Rotorwicklung induzierte Signal, auch einer Sicherheitsüberwachung 30 zugeführt, deren Innenleben anhand der Figur 1 später erläutert wird. Diese Sicherheitsüberwachung gibt ein Fehlersignal F aus, welches einen Zustand kennzeichnet, der im normalen Betrieb des Antriebs nicht auftreten sollte. Er kann einen Fehler der Mechanik oder Elektrik des Funktionsdrehmelders kennzeichnen, er kann aber auch eine überhöhte Drehzahl registrieren und zu einer Abschaltung führen.

Ein Verstimmungssignal im Sinne eines gesonderten, im wesentlichen stationären Signals s wird sowohl der Steuerschaltung 40 mit der Nachlaufregelung wie auch der Sicherheitsüberwachung 30 zugeführt. Damit wird dieses Signal einmal in den Regelkreis eingespeist und zum anderen außerhalb des Regelkreises in bekannter Höhe ebenfalls verwendet. Diese Gleichheit der Signale kann dazu verwendet werden, das Verstimmungssignal s als Vergleichssignal (Prüfsignal) zu verwenden, das in der Überwachungsschaltung 30 mit einem Kontrollsignal vergleichen wird, welches aus dem Nutzsignal U53 (als Betriebssignal des Resolvers 50) hergeleitet wird.

Die genauere Ausführung ist die Figur 1. Auch hier finden sich die beschriebenen Funktionen wieder, nur in einer spezifischen Realisierung. Die Realisierung kann in Schaltungstechnik entweder analog oder digital erfolgen. Die entsprechenden Bauelemente können dabei diskret, oder über Mikroprozessor-Technik realisiert sein.

Es können auch kundenspezifische Bauteile Anwendung finden, auf denen Analog/Digital-Wandler platziert werden, Tabellen zum Auslesen eines Sinusverlaufes abgelegt sind und entsprechende Regelalgorithmen in Abtastregelung ausgeführt werden.

Ausgehend von dem schematisch dargestellten Drehmelder 50 mit seiner rotierenden Rotorwicklung 53 und dem von ihr abgegebenen Betriebssignal U53 wird sowohl die Steuerschaltung 40, wie auch die Überwachungsschaltung 30 von diesem Signal gespeist. Die beiden Statorwicklungen 51 a, 51 b, die nicht dieselbe Orientierung haben (gegeneinander versetzt sind), werden von einer Ausgangsstufe 49 gespeist, die zwei phasenverschobene Signale bereitstellt. Diese werden als Cosinus und Sinus hier bezeichnet, wenn zwei Wicklungen im Drehmelder 50 vorgesehen sind.

In der Nachlaufregelung ist ein Nachlaufregler 42 als PI-Regler vorgesehen. Er hat zumindest einen Integralanteil, um für eine Regelabweichung Null zu sorgen. Diese Regelabweichung ergibt sich aus der Physik des Resolvers als in erster Näherung zur Differenz der Phasenlagen a und (p, genauer als Sinus dieser Differenz. Kann die Regeldifferenz auf Null geregelt werden, stimmt der Winkel a mit dem Winkel (p überein.

Damit ist eine Lagebestimmung des Antriebs möglich. Vorgelagert, vor einem Winkelintegrator 43, wird eine Drehzahl gemessen, die mit co (t) bezeichnet ist. Die Lage ergibt sich durch eine Integration der Drehzahl bei dem hier gewählten Meßprinzip.

Ausgehend von der Drehlage g (t) können über Tabellen zwei um 90° phasenversetzte Schwingungskurven U5ia (t) und U51b (t) zunächst digital und dann analog gebildet werden, die die Steuersignale für die beiden Statorwicklungen 51 a, 51 b bilden.

Sowohl der Ausgangsbereich der Steuerschaltung, Stellabschnitt 49 genannt, wie auch der Eingangsbereich 41 der Schaltungsanordnung 40, verwenden ein Trägerfrequenzsignal, das von einem Generator 44 ausgeht. Im Eingangsbereich dient dieses Signal zur Demodulation, während es im Ausgangsbereich zur Modulation der beiden phasenverschobenen Ausgangssignale verwendet wird. Als Trägerfrequenz findet eine Sinusschwingung Anwendung, die eine erhöhte Auflösung des Lagesignals möglich macht, bis hin zu 21 bit, statt wie bisher im wesentlichen 16bit, bei Verwendung eines digitalen Trägerfrequenz-Signals. Mit der Modulation im Ausgangsbereich (vor den A/D-Wandlern) kann eine Auflösung des Messgeber-Ausgangssignals U53 auch bei langsamen Drehzahlen, bis hin zum Stillstand ermöglicht werden. Die Modulation sorgt für eine transformatorische Signalübertragung auch dann, wenn keine Relativbewegung der drei eingezeichneten Wicklungen (zwei im Stator, eine im Rotor) erfolgt. Andere Anzahlen von Wicklungen (beispielsweise drei Wicklungen im Stator als Dreiphasen- System) sind ebenfalls verwendbar.

In die Regelschleife greift ein Prüfsignal s ein, das zuvor erläutert war. Dieses ist vor dem zumindest einen Integrator 42,43 hier an der Stelle der Regeldifferenz so eingefügt, daß es die Regeldifferenz verstimmt, bzw. verstellt. Ein Einfluß an dieser Stelle führt dazu, daß der Nachlaufregler an der nunmehr veränderten Regeldifferenz noch immer den Wert Null für den stationären Fall einstellt. Die Dynamik des Systems wird dadurch nicht beeinflußt, lediglich eine Veränderung der Lagemessung findet statt.

Diese Lageveränderung durch Eingriff des Prüfwinkels s als stationäres Signal kann in der Sicherheitsüberwachung 30 detektiert werden. Dazu wird der Sicherheitsüberwachung das Betriebssignal U53 zugeführt. Eine A/D-Wandlung 31 findet statt. Danach wird das Signal gefiltert, wobei der Filter 32 im Beispiel aus einer Betragsbildung 32a und einem Tiefpass 32b besteht. Der Tiefpass 32b filtert die Hochfrequenzanteile aus, die durch die Demodulation im Eingangsbereich 41 der Steueranordnung 40 herausgenommen werden bzw. von der Modulation im Stellbereich 49 der Schaltungsanordnung 40 zu den oben genannten Zwecken eingefügt worden sind. Durch die Betragsbildung 32 ist sichergestellt, daß der Antrieb in beiden Richtungen sicherheitsüberwacht werden kann.

Es ergibt sich nach Filterung eine Kontrollgröße als Kontrollsignal u32, welches mit dem Prüfsignal s in einer Vergleicherschaltung 33 verglichen wird. Der Vergleich kann sich als eine Summenbildung (mit einem umgekehrten Vorzeichen) darstellen. Mit anderen Worten werden das Prüfsignal als Verstimmungssignal und das Kontrollsignal "subtraktiv kombiniert".

Es ergibt sich ein Signal U33 als Differenzsignal. Dieses Signal sollte im fehlerfreien Zustand des Antriebs und ohne Störungen des Funktionsdrehmelders 50 im wesentlichen Null betragen. Leichte Auslenkungen bei dynamischen Stellvorgängen sind möglich, wie auch geringfügige Abweichungen hinsichtlich der Amplitude, so daß über ein Fensterkomparator 38 ein Fehlersignal F detektiert wird, das nicht zu empfindlich reagiert.

Dieses Fehlersignal F kann entweder in der Amplitude mit einer Spanne Au38 verglichen werden, innerhalb derer es nicht erzeugt wird, beispielsweise durch den Fensterkomparator 38. Es kann auch mit einer nicht dargestellten Zeitschaltung so verknüpft werden, das ein Fehlersignal aktiv erst dann ausgegeben wird, wenn das gemessene Fehlersignal U33 eine vorgegebene (minimale) Zeitspanne lang vorliegt.

Diese Betriebsweise kann als eine"kurzzeitige Sperrung"angesehen werden.

Nicht dargestellt sind bekannte Antriebe und Abtriebe, die der Fachmann sinngemäß so ergänzt, daß sie mit dem Funktionsdrehmelder in eine geeignete mechanische Verbindung gebracht werden. Ebenfalls nicht dargestellt ist die eigentliche Steuerung bzw. Regelung, mit der der Antrieb betrieben wird, ausgehend von den mit der Figur 1 erfaßten Drehgrößen, wie der Drehzahl oder der Lage, ergänzend ggf. auch einer gemessenen Beschleunigung.

Der Verlauf des Prüfsignals ist hier als Beispiel ein stationärer Prüfwinkel £ = constant vorgesehen, der langfristig die Steuerschaltung beeinflußt. Er wird durch die eigentliche Regelung des Antriebs nicht ausgeregelt.

Vergleichend wurde zuvor gegenübergestellt, daß das Betriebssignal U53 im Eingangsbereich der Steuerschaltung 40 und im Eingangsbereich der Sicherheitsüberwachung 30 funktionell gleich behandelt wird. Vom Ergebnis her beträgt die eigentliche Regeldifferenz vor der Einflußnahme des Prüfwinkels 8, also vor der Additionsstelle 42a, im stationären Zustand Null. Damit sind die beiden Eingangsabschnitte funktionell gleich, selbst wenn sie schaltungstechnisch anders ausgeführt wird.

Nachdem die Summationsstelle 42a in der Sicherheitsüberwachung als Differenzbildner 33 arbeitet, ist erkennbar, daß sowohl am Fensterkomparator 38 (Differenzsignal U33), wie auch am Eingang des Nachlaufreglers 42 stationär keine Signalkomponente anliegen sollte. Für den zu detektierenden unerwünschten Betriebszustand ist das anders. Zwar wird der Nachlaufregler für eine gewisse Zeitspanne noch immer eine Regeldifferenz auf Null regeln, aber hierbei hat der Fensterkomparator bereits angesprochen und zeigt einen unerwünschten Betriebszustand über das Fehlersignal F an, auch F (t) genannt, wobei in einem Beispiel F (t) = 0, wenn t > tF, mit tF = Zeitpunkt des Fehlerfalls.

Aus dieser vergleichenden Gegenüberstellung wird deutlich, daß gesondert von der Nachlaufregelung 40 eine unabhängige Beeinflussung des Betriebssignals U53 erfolgt, um das Vorhandensein des amplitudenmäßig zu bewertenden Prüfwinkels überwachen zu können. Der zu detektierende Fehlerfall ergibt sich aus fehlender Kompensation in der Sicherheitsüberwachung 30, der mit Zeitverzögerung oder mit einer gewissen amplitudenmäßigen Toleranz Au38 als Fehlersignal F (t) dargestellt wird.

Die Ausgabe des Fehlersignals F erfolgt mit anderen Worten bei einer Abweichung bzw. einem Verlassen des Kompensationsfalls in der Sicherheitsüberwachung. Der Kompensationsfall ist der Zustand mit elektrisch und mechanisch ordnungsgemäß angeschlossenem und arbeitendem Funktionsdrehmelder 50. Dieser Kompensationsfall muß nicht eine völlige Kompensation der Signale in der Subtraktionsstelle 33 sein, sondern kann eine"Kompensation im wesentlichen"sein, wie sich durch Beschreibung der Toleranzspannung und der Zeitüberwachung vor einer definitiven Ausgabe des Fehlersignals F ergibt.

Signaldiagramme für das Ausführungsbeispiel werden im Folgenden erläutert. Sie sind in Figur. 1 drei Punkten im Schaltungsplan zugeordnet. Die beiden Ausgangssignale u51 a (t) und u51 b (t) sind Signale mit einer Trägerfrequenz, welche durch den Modulator 44 moduliert sind. Diese Trägerfrequenz ist im gesampleten (abgetasteten) Signal nur andeutungsweise zu erkennen, während die Hüllkurve die Drehfrequenz des Rotors wiedergibt. Diese beiden Frequenzen sind deutlich unterschiedlich ; das in der Nachlaufregelung verwendete Modulationssignal kann im Bereich von 4 bis 6 kHz liegen (vgl. Seite 4, letzter Absatz).

Das im Beispiel konstant angenommene Prüfsignal s ist moduliert durch die Trägerfrequenz vom Modulator 44 als amplitudenmäßig kleines Signal s'bei u53 ersichtlich, hier in Beispiel mit einer kleinen Amplitude unter 200mV.

Für einen anzunehmenden Fehlerfall zeigen die Figuren 3 und 4 unterschiedliche Fehler, bei einmal Stator (Figur 3) und einmal Rotor (Figur 4). Soweit der Rotor betroffen ist, handelt es sich um einen Leitungsschluß der Rotorwicklung 53, welcher durch eine Unterbrechung oder durch einen Kurzschluß zum angenommenen Zeitpunkt tF eintritt. Dieses ist im dargestellten Beispiel zum Zeitpunkt 120 msec der Fall. Dies gilt für beide Figuren 3 und 4. Bei einer Unterbrechung der Leitungsführung zwischen dem Ausgang eines der Wandler 49 und dem Eingang einer der Wicklungen 51 a, 51 b dargestellt bei der Wicklung 51 b, fehlt nach dem genannten Zeitpunkt tF das hier speisende Signal u51 b (t), wie Figur 3, Abbildung (b) für diesen Fehlerfall veranschaulicht.

Das modulierte Prüfsignal s'ist in beiden Fehlerfällen ersichtlich, in zwei unterschiedlichen Amplitudendarstellungen, vgl. jeweils das Diagramm (c) von Figuren 3 und 4. Das hier gezeigte Signal s'ist das modulierte Signal s, moduliert vom Modulator 44. Die beiden Ausgangssignale u51 a (t) und u51b (t) werden als vom Modulator 44 modulierte Sinus-Cosinus-Signale gezeigt, im zeitlichen Bereich um den Fehlerfall herum, vgl. jeweils die Diagramme (a) und (b) von Figuren 3 und 4.

Nach Eintritt des Fehlerfalls zum Zeitpunkt tF schaltet das Fehlersignal F der Diagramme (f) als Ausgang des Fensterkomparators 38 auf (logisch) Null. Damit wird das Fehlersignal F zu einem zeitabhängigen Signal F (t), wenn die Zeit die unabhängige Größe ist. Der im Beispiel der Figuren 3 und 4 zum Zeitpunkt 120 msec eintretende Fehlerfall wird bei einer Unterbrechung der Leitung zur Statorwicklung 51 b praktisch sofort erkannt, durch einen sehr hohen Signalausschlag der Spannung u53 (t). Auch ein fehlendes Signal s'in Figur 4, Abbildung (c) wird als Fehlerfall erkannt, nur mit einer kleinen Zeitverzögerung von etwas mehr als 4 msec, aufgrund der in der Schaltung 30 vorgesehenen Verzögerung 32b und des gegebenen sehr geringen Signalausschlags des Prüfsignals am Ausgang der Wicklung 53.

Die gezeigten Fehlersituation zeigen, dass sowohl Fehler im Stator, wie auch Fehler von Leitungen zum Stator, wie auch Fehler im Rotor oder in Leitungen vom Rotor erfasst werden. Dafür sorgt die Zuführung des Prüfsignals s nicht nur zu der Schaltung 40, sondern auch zur Prüfschaltung 30, wo sie bei Wegfall des Signals nach Figur 4, Abbildung (c) ausschlaggebend ist für die Veranlassung des Schaltens des Signals F, bei fehlender Kompensation durch die Subtraktionsstelle 33. Im anderen Fehlerfall nach Figur 3, Abbildung (c), ist der hohe Ausschlag über die Zeitverzögerung 32b maßgebend, welcher von dem sprunghaft stark ansteigenden Signal u53 (t) ausgeht und auf die Überwachungsschaltung 30 Einfluss nimmt.

Der Tiefpass 32b als Bestandteil des Filters 32 mit der Betragsbildung 32a filtert Hochfrequenzanteile aus, welche (parallel) durch die Demodulation im Eingangsbereich 41 der Steueranordnung 40 herausgenommen werden. Diese Glättung 32b wirkt sich bei gegebenem Fensterkomparator 38 und vorgegebener Ansprechschwelle auf eine Zeitverzögerung aus, bis zum Ansprechen von F (t).

Je größer der Signalausschlag ist, vgl. Figur 3, Abbildung (c), oder bei geringerem Ausschlag Figur 4, Abbildung (c), desto schneller ist das Ansprechen des Fehlersignals F (t), jeweils dargestellt in den Figuren 3 und 4 in der Abbildung (f).