184427. lajstromszámú szabadalom • Szöghelyzet szabályozó berendezés célszerűen úszó objektumok, vízijárművek propulzió vezérléséhez
1 184427 2 A találmány tárgya szöghelyzet szabályozó berendezés célszerűen úszó objektumok, vízijárművek adott tengely körül elforgatható propulziós berendezéseinek manőverezési irányba állításához, ahol a művelet irányhelyesen és legrövidebb beavatkozási úttal, továbbá a villamos és/vagy mechanikai zavarjelek kiszűrésével biztosítható. Ismertek azon fejlesztési irányok és területek, melyeknél különféle rendeltetéssel, meghatározott, folyamatos iránybaállítás a cél. Ilyen célkitűzésként ismert, mikor nagy manőver képesség igényű úszó objektumok pl. úszódaruk hajtóműveit szükséges úgy vezérelni, hogy az adott irányba történő manőverezés a legnagyobb pontossággal és gyorsasággal legyen végrehajtható. Ezen esetekben az adott feladat végrehajtását pl. Z. hajtóművek vagy vízsugár hajtóművek biztosítják, melyeknek vezérlését képes biztosítani a találmányban foglalt megoldás. Hasonló alkalmazási igény mutatkozik a távközlésben alkalmazott antenna rendszereknél pl. parabola biztosítása szükségessé teszi az antennák meghatározott irányba állítását. Eddig a követő szöghelyzet szabályozást a hagyományos technika szerint általában analóg módszerrel valósították meg. így ismeretesek a különböző motorpotenciométerek és szelszines megoldások. Ezeknél az alapjel az adó potenciométer vagy adószelszin tengelyét megfelelő szögbe állítja. Amennyiben a vevő tengely nem áll ugyanebben a szöghelyzetben, akkor az elmozdulás irányának megfelelő polaritású (egyen), vagy megfelelő fázisú (váltakozó) hibafeszültség keletkezik, amelyet a szabályozó rendszer a vevőoldali tengely elforgatásával zérusra igyekszik csökkenteni. Ebből adódóan az ismert rendszer hibájául róható fel, hogy a hibajel az elérendő szöghelyzet környékén erősen lecsökken, a beavatkozáshoz így nagy erősítésre van szükség. A túl nagy erősítés instabillá teszi a szabályozót, így a holtsávot műszaki kompromisszum szabja meg. Az analóg szabályozó rendszer hurok-erősítését úgy szükséges megválasztani, hogy a szöghelyzet beállás aperiodikus legyen, mivel ez szoros összefüggésben áll a rendszer mechnaikai állapotával és ezzel kapcsolatban a holtsáv növekedésével. Az alkalmazott megoldásoknál a mechanikai mérőrészek kopása, elszennyeződése a holtsávot bizonytalanul növeli. Újabban terjednek a digitális szöghelyzet szabályozók, amelyekben a beavatkozó szerv (pl. elektromotor, hidromotor stb.) változatlan, mérőeleme viszont abszolút vagy inkrementális szöghelyzet érzékelő. A legegyszerűbb felépítésű szöghelyzet szabályozó inkrementális szöghelyzet érzékelőt tartalmaz, amelyet az elfordulási irány meghatározására segédsávval látnak el. A digitális szöghelyzet szabályozókban az elmozdulás lépéseit úgy kvantálják, hogy a mechanikai rendszer játékának megfelelő holtsáv kisebb vagy legfeljebb egyenlő legyen a kvantummal. Ezzel elérhető, hogy a szabályozó pontossága a mechanika elszennyeződése, szorulása következtében ne csökkenjen, hiszen a szögegyenlőtlenség teljes beavatkozó nyomatékot okoz. E rendszer hátránya, hogy az érzékelő csak az elmozdulás kódátmeneteit adja, a kódot egy aktív számlálós tároló kimenetei tartalmazzák. Hátránya továbbá, hogy tápfeszültség kimaradásakor felejt, az ipari Villamos zavarok pedig megengedhetetlen változásokat hozhatnak létre. Ismert további megoldás, mely főleg a zavarjelekkel teli ipari környezetben működő digitális szöghelyzet szabályozók másik mérőeleme az abszolút szöghelyzet érzékelő. Ezen megoldásnál minden egyes kvantált szöghelyzethez egy kódolt bináris számérték van hozzárendelve. A kódnak az átmenetkor fellépő hibás kombinációk elkerülésére egylépésűnek kell lennie (pl. Graykód). Az abszolút digitális helyzetértékelővel hagyományos kapcsolatban felépített szöghelyzet szabályozó némely helyzetben nem teljesíti az irányhelyes szabályozás követelményét. Ez abból adódik, hogy a hagyományos szöghelyzet szabályozó, amelynek alapjel számérték sorát egylépésű bináris kódtárcsa hordozza, amelynek kimenő információját a kódátalakító helyérték súlyozott bináris kóddá alakítja. Hasonlóképpen az adott mérőelem kódtárcsáján levő egylépésű kódot (a helyzetinformáció értékeit) a kódátalakító formálja helyértéksúlyozott bináris kóddá. A két kódolt számérték n bites információs buszon keresztül logikai komparatorba kerül, amely összehasonlítja a számértékeket. A számeltérésnek megfelelő logikai kimenet a szervorendszernek (jobb vagy bal irányú) hajtásvezérlést ad, amely vezérlőjel csak az alapjel számértékének és a mérőelem számértékének egyenlősége esetén szűnik meg. Minthogy az abszolút helyzetérzékelőnél az alapjel és a mérőelem kódtárcsáján a teljes körülforgathatóság érdekében a kódolt számok egytől n-ig folyamatosan vannak felvive, gyakran előfordul, hogy alapjelben l~*n vagy n-* 1 kódátmenet következik a működés során. H n-et kettő egészszámú hatványára választjuk, ez a kódátmenet is egylépésű lesz, így a kódátmenetben hazárd nem fordul elő. Ezzel szemben viszont az alkalmazott logikai komparator egyenlőtlenségi kimenetén olyan vezérlőjel lép fel, amely a szervorendszert az alapjel előfordulási irányával ellentétes irányba indítja és hosszabb úton éri el az egyenlőséget. Egyes esetekben, például vízijárművek propulziós hajtómű kormányvezérlésénél ez veszélyes, sőt megengedhetetlen. A találmány célja egy rendszeren belül megvalósítani a digitális abszolút szöghelyzet szabályozás és az analóg szabályozás irányhelyes beavatkozás előnyeit. A találmány szerinti szabályozás működése azon a felismerésen alapul, hogy ha az alapjel és mérőelem számértékeinek különbsége nagyobb n/2-nél, akkor fordított értelmű hajtásvezérlő jelek adnak helyes irányú szabályozást. Ez a felismerésben foglaltakkal megegyezően úgy valósítható meg, hogy az n/2 különbség képzését komplemens kódok összeadásával végezzük el. A találmány szöghelyzet szabályozó berendezés célszerűen úszó objektumok vízijárművek hajtóműveinek vezérléséhez, melynek az irányhelyes és legrövidebb beavatkozású úttal biztosítható szöghelyzet szabályozást megvalósító digitális abszolút rendszerű alapjel helyzetérzékelője, digitális abszolút rendszerű mérőelem helyzetérzékelője, ezek kimenetéhez csatlakoztatott egy-egy helyértéksúlyozott, bináris kódátalakítója, ezek kimenetéhez csatlakoztatott összeha-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
