DE1254741B - Elektronische Rueckfuehrung fuer anzeigende elektrische Regler - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G05b

G05f
Deutsche Kl.: 21c-46/52

Nummer: 1254741

Aktenzeichen: M 63559 VIII b/21 c

Anmeldetag: 19. Dezember 1964

Auslegetag: 23. November 1967

Die Erfindung betrifft eine elektronische Rückführung für anzeigende elektrische Regler, die mit einem Oszillator als Abgriffeinrichtung ausgerüstet sind. Bei diesen Reglern wird in Abhängigkeit von der Stellung des Meßwerkzeigers ein Schaltbefehl gegeben und damit die Regelstrecke beeinflußt. Das trifft dann zu, wenn ein am Zeiger befestigtes Metallfähnchen in den Luftspalt zwischen den beiden Oszillatorspulen eintaucht, wobei diese so weit entkoppelt werden, daß die Schwingungen aussetzen.

Zur Verbesserung der Regelgenauigkeit hat man bisher den Rückführbefehl an das Meßwerk gelegt. Auf diese Weise wird zwar die bei Zweipunktreglern unvermeidliche Pendelamplitude vermindert, aber man muß gleichzeitig den großen Nachteil in Kauf nehmen, daß die Anzeige des Istwertes der Regelgröße verfälscht wird.

Wie aus dem Buch von Engel, »Mittelbare Regler und Regelanlagen«, 1944, S. 141 bis 143, zu entnehmen ist, hat man auch schon vorgeschlagen, diesen Nachteil dadurch zu umgehen, daß der eigentliche Meßkreis unbeeinflußt bleibt und statt dessen die Rückführgröße auf die Sollwertabtastung bzw. die am Sollwertzeiger angeordnete Kontakt- oder Abgriffeinrichtung zur Einwirkung gebracht wird.

So ist z. B. die HF-Zeigerabgriffeinrichtung gemäß dem französischen Patent 1 137 266 oder dem USA.-Patent 2 733 387 so aufgebaut, daß die beiden Oszillatorspulen, die vom Sollwertzeiger getragen werden, gegenüber diesem eine Relativbewegung ausführen, wenn ein Bimetallstreifen in Abhängigkeit vom Schaltimpuls des Reglers beheizt wird.

Bei den zuletzt genannten Ausführungsformen von Rückführungen ist aber der notwendige Aufwand an elektrischen und mechanischen Bauelementen erheblich, wobei die Schaltgenauigkeit des Reglers noch dadurch nachteilig beeinflußt wird, daß die beweglich gelagerten Teile auf Grund der Herstellungstoleranzen oft eine gewisse Lose mit sich bringen und der Abnutzung unterliegen. Außerdem wird durch die veränderliche Raumtemperatur die Arbeitsweise des Reglers beeinträchtigt.

Es sind elektrische Meßwerkregler mit einer elektronischen Schalteinrichtung bekannt, bei der durch stetige Änderung der Steuerspannung unstetige Schaltvorgänge ausgelöst werden. Zu diesem Zweck ist am Reglerausgang ein Relais vorgesehen, das außer dem Eingriff in die Steuerstrecke einen veränderlichen Kondensator steuert, wodurch der Schwingkreis des Oszillators verstimmt wird. Durch diese Maßnahme soll das Flattern des Relais verhindert werden, wenn der Ansprechwert gerade

Elektronische Rückführung für anzeigende
elektrische Regler

Anmelder:

METRA WATT Aktiengesellschaft
Fabrik elektrischer Meßgeräte,
Nürnberg, Schoppershofstr. 50-54

Als Erfinder benannt:
Rudolf Dörfler, Nürnberg

erreicht ist. Diese bekannte Schaltung vermag jedoch keinen Hinweis zur Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems zu geben, weil dort eine

ao andere Aufgabe gestellt ist und auch die erzielten Wirkungen im Gegensatz zu der angestrebten Rückführwirkung stehen. Es soll nämlich mit der bekannten Schaltung die bei Überschreitung eines bestimmten Wertes durchgeführte Schaltstellung auch beim

a5 Rückgang der Steuerspannung unter den zur Auslösung notwendigen Wert so lange erhalten bleiben, bis die Steuerspannungen einen anderen bestimmten Wert wieder unterschreiten.
Es ist auch bekannt, Kapazitätsdioden ganz allgemein zum Beeinflussen von Schwingkreisen zu verwenden; insbesondere sind Kapazitätsdioden bei der FM-Empfangstechmk verwendet worden, um einen möglichst verzerrungsarmen Empfang bei hinreichend großer Trennschärfe zu erzielen. Weiter ist es bei elektrischen Dreipunktreglern, die mit einer Magnetverstärkerschaltung aufgebaut sind, bekannt, den Rückführeinfluß mit einer Zeitkonstante zu verknüpfen. Dabei werden zur Nachbildung der Zeitkonstante elektrische jRC-Glieder angewendet. Auf die Anwendung derartiger i?C-Glieder zur zeitabhängigen Beeinflussung der Rückführung bezieht sich jedoch die Erfindung nicht.

Schließlich ist auch eine elektronische Rückführung, die als Rückführglied i?C-Glieder verwendet, bekannt. Sie ist so aufgebaut, daß mit der i?C-Kombination die Steuerspannung einer Triode verändert wird, die als veränderbarer Widerstand in einer Brückenschaltung angeordnet ist. Dabei wird die Diagonalspannung dieser Brücke zusätzlich an das Meßwerk des Reglers gelegt.

Zusammengefaßt zeigen die bekannten Schaltungen lediglich zeitabhängige i?C-Glieder als Rückführung

709 689/347

Claims (1)

1. 3 4

   und die ganz allgemeine Anwendung von mit Gleich- lung, die Abgrifikennlinie des Oszillators (zwischen spannung steuerbaren Käpazitätsdioden. Einen Hin- zwei Grenzwerten) verschoben. Die beiden in Reihe

   weis auf die Erfindung vermögen diese bekannten zur Kapazitätsdiode liegenden Kondensatoren 13

   Schaltungen jedoch nicht zu geben, weil ihnen jeweils dienen zur Trennung der Hilfsgleichspannung für

   andere Aufgabenstellungen zugrunde liegen. 5 den Oszillator und der Steuerspannung für die Kapa-

   Durch die Erfindung werden diese Nachteile bei zitätsdiode. Die zwei Widerstände 19 sind der Kapaeinem anzeigenden elektrischen Regler der eingangs zitätsdiode vorgeschaltet, damit der Oszillator durch beschriebenen Gattung, bei dem abhängig vom Rück- das nachfolgend beschriebene .RC-Netzwerk und die führkommando des Reglers der Arbeitspunkt des Os- Steuerspannungsquelle nicht bedämpft wird,
   zillators verschoben wird, dadurch vermieden, daß io Die Kapazitätsdiode kann zum selben Zweck pardie Arbeitspunktverschiebung durch stetige Verände- allel zu einer der Oszillatorspulen 4 oder 5 geschaltet rung des Kopplungsgrades im Oszillator mit einer an sein, wie bei 14 bzw. 14 b angedeutet ist (Klemmen sich bekannten spannungsabhängigen Kapazität er- a'-a' bzw. a"-a"). Auch in dieser Schaltungsart kann folgt, derart, daß in Reihe zu den beiden Oszillator- die Verschiebung der Abgriffkennlinie in ähnlicher spulen oder parallel zu einer der Oszillatorspulen, 15 Weise erzielt werden.

   galvanisch getrennt, mindestens eine Kapazitätsdiode Wie in Fig. 2 an Hand eines Prinzipschaltbildes

   geschaltet ist, die an einer veränderlichen Gleich- gezeigt ist, kann die Zeitkonstante der Rückführung

   spannung liegt. dadurch beeinflußt werden, daß die Steuerspannung

   Die Kapazität der Kapazitätsdioden ist von außen U^st über ein i?C-Netzwerk 15 an die Kapazitätsdiode mit Hilfe einer veränderlichen Gleichspannung ver- 20 12 geführt wird. Die Steuerspannung U_st wird in Abänderbar. Die zeitabhängige Veränderung der an die hängigkeit vom Rückführkommando, das gleichzeitig Kapazitätsdiode angelegten Steuerspannung wird mit dem Steuerbefehl des Reglers erfolgt, über den vorzugsweise mit Hilfe eines J?C-Netzwerkes erzielt, Schalter 16 an das i?C-Netzwerk 15 gelegt. Dabei ist das in Abhängigkeit vom Steuerbefehl am Regler- die Steuerspannung vorzugsweise in ihrer Größe verausgang an die vorzugsweise veränderbare Steuer- 25 änderbar, um die Größe des Rückführeinfhisses spannungsquelle angeschaltet wird. (Schaltpunktverschiebung) den Bedingungen der

   Weitere Einzelheiten der Erfindung sind im folgen- Regelstrecke anpassen zu können,

   den an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher Eine nach beiden Seiten wirkende Rückführung

   erläutert und in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt ist im Prinzip in F i g. 3 dargestellt. Die Wirkung in

   Fig. 1 das Prinzipschaltbild eines elektrischen 30 beide Richtungen wird dadurch erreicht, daß die

   Reglers, bei dem die Stellung des Meßwerkzeigers Kapazitätsdiode 12 mit einer festen Vorspannung 17

   mit Hilfe eines HF-Oszillators abgetastet wird, betrieben wird, wobei die Steuerspannung je nach

   Fig. 2 das Prinzipschaltbild einer Ausführungs- dem Regelbefehl entweder addiert oder subtrahiert

   form der neuen Rückführung, wird. Diese Umschaltung der Polarität der Steuer-

   F i g. 3 das Prinzipschaltbild der gleichen Rück- 35 spannung kann beispielsweise durch den schematisch

   führung, die jedoch in zwei Richtungen wirkend aus- angegebenen Wechselschalter 18, der vor oder nach

   gebildet ist. dem Netzwerk vorgesehen sein kann (18 a oder Hb),

   Der Übersichtlichkeit halber sind diejenigen Bau- erfolgen.

   teile, die gleiche Funktion haben, in den Figuren mit Untersuchungen haben ergeben, daß mit dieser

   denselben Bezugszahlen versehen. 40 äußerst einfach aufgebauten und aus wenigen Sehalt-

   Das Prinzipschaltbild nach Fig. 1 entspricht im elementen bestehenden elektronischen Rückführung

   wesentlichen der bei bekannten Reglern angewen- bei einer Steuerspannung von etwa 30 V eine Ver-

   deten Schaltung, die mit HF-Zeigerabtasteinrichtung Schiebung des Ansprechpunktes von etwa +2,5 mm

   arbeiten. Das von der zu regelnden Größe beein- des Weges des Fähnchens 3 erreicht wird. Dabei wird

   flußte Meßwerk ist nur schematisiert dargestellt und 45 offensichtlich die Meßwertanzeige in keiner Weise

   mit 1 bezeichnet. Am beweglichen Teil des Meß- verfälscht, sondern das Instrument zeigt unabhängig

   werkes ist außer dem Zeiger 2 noch das Metall- von der jeweiligen Größe der Rückführung den

   fähnchen 3 befestigt, das in Abhängigkeit vom wahren Istwert an.

   Augenblickswert der Meßgröße mehr oder weniger Das Zeitverhalten der Rückführung kann durch

   weit in den zwischen den beiden Oszillatorspulen 4 50 Variation der Art des Zusammenbaues und der Di-

   und 5 vorgesehenen Luftspalt eintaucht. mensionierung des i?C-Netzwerkes 15 verändert und

   Befindet sich das Fähnchen 3 hinreichend weit somit der Regelstrecke angepaßt werden,

   außerhalb des Luftspaltes, so ist die Spule 4, die zu- ..

   sammen mit dem Kondensator? einen Schwingkreis Patentansprüche:

   bildet, mit der den Transistor 8 steuernden Spule 5 55 1. Rückführung für anzeigende elektrische

   gekoppelt. Die HF-Schwingungen werden am Trans- Regler mit einem Oszillator als Abgriffeinridi-

   formator9 abgenommen, mittels des Gleichrichters tung, bei dem die Stellung des Meßwerkzeigers

   10 gleichgerichtet und zur Steuerung dem Emitter- durch eine in den Luftspalt der Oszillatorspölen

   Basis-Kreis des Schalttransistors 11 zugeführt. Ge- eintauchende Metallfahne abgegriffen wird und

   maß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nun 60 bei der abhängig vom Rückführkommando des

   wie bei 14 a angedeutet, in Reihe zu den beiden Oszil- Reglers der Arbeitspunkt des Oszillators ver-

   latorspulen4, 5 eine Kapazitätsdiode 12 geschaltet schoben wird, dadurch gekennzeichnet,

   (Klemmen a-ä), deren Kapazität von außen mit Hilfe daß die Arbeitspunktverschiebung durch stetige

   einer veränderlichen Gleichspannung U_st verändert Veränderung des Kopplungsgrades im Oszillator

   werden kann. Je nach Höhe der an die Kapazitäts- 65 mit einer an sich bekannten spannungsabhängigeH

   diode 12 angelegten Spannung wird durch die da- Kapazität erfolgt, derart, daß in Reihe (14 a) zb

   durch erzielte Kapazitätsänderung und der damit be- den beiden Oszillatorspulen (4, 5) oder parallel

   wirkten zusätzlichen Beeinflussung der Rückkopp- (14,146) zu einer der Oszillatorspulen (4, 5)gal·-