DE1563926A1 - Elektronische Steuerkreise zur Steuerung eines Elektromotors - Google Patents

Description

• Elektronische Steuerkreise zur Steuerung eines Elektromotors Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektronischen Steuerkreis oder genauer, betrifft elektronische Steuerkreise, die zur Steuerung eines Elektromotors brauchbar sind® Bei einer Art das elck irischen ilotorantriebes wird ein elektronischer Schalter oder eine Röhrenvorrichtung, zum Beispiel ein Thyratron oder ein Silizium-Gleichrichter dazu benutzt, bei

  einem bestimmten Puder Welle eines Vlecliseistromes zu schalten

  ?md von da an die rQstlioh8 Halb9wQli e zu leI te12 und Q82 Motor

  mit Stron g®geboner Polavitü#ü@@@@'C'@@ rJOo Bei diezem

  yetem wird 02C).! It3'1 020Q't@ d03 dnrStromes

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  Zum@.@1!@ri.

  lauben und, wenn der Motor in der anderen Richtung betrieben werden soll, eine zweite Röhrenschaltung leitend zu machen, während der zweiten Halbwelle des Wechselstromes, wobei der Motor mit einem Strom mit umgekehrter Polarität betrieben wird. Wie dem Fachmann wohl bekammt ist, werden Thyratrons und Siliziumgleichrichter, richtige Polarität der Hauptelektroden vorausgesetzt, durch Anlegen eines Steuersignals von bestimmter Größe an die Steuerelektrode der Röhre veranlaßt den Strom zu unterbrechen bzw. zu leiten. Thyratrons und Siliziumgleichrichter besitzen eine sogenannte kritische Zündkurve, welche angibt, welche Größe das Steuersignal bei gegebenem an die Hauptelektroden angelegtem Potential haben muB, und wenn diese Größe erreicht oder übertroffen ist, schaltet die Röhre oder unterbricht bzw. leitet, bis die Spannung an den Hauptelektroden auf Null absinkt oder in gewissen Röhrenschaltungen, bis ein Signal an die Steuerelektrode angelegt wird, um die Stromleitung durch die Röhre zu unterbrechen. Bei der letzteren Art einer Röhrenschaltung wird die Röhre auch dann leitend bleiben, wenn die Spannung an den Hauptelektroden auf Null abgesunken ist. Bei der genauen Steuerung des Teiles der Halbwelle, in welchem die elektrischen Röhren geschaltet bzw. leitend gemacht werden, treten eine Reihe von Schwierigkeiten auf. W.11 man eine exakte Motorsteuerung erreichen, so ist es notwendig, innerhalb jeder Halbwelle genau den Punkt steuern zu können, bei welchem die Röhre leitend wird. In friiheren Schaltungen brachten Streusignale einige Schwierigkeiten mit sich, insbesondere dann, wenn ein analoges Steuersignal an die Steusrtlektrode angelegt wurde und wenn die Steuerelektrode ein Abschalten der Röhre bewirken sollte, wenn das Steuersignal eire vorausbestimmte Größe erreicht hat. Ein Streusignal kann in. Verbindung mit dem Steuersignal leicht eine Auslösung der Röhrenschaltung bei einem früheren Punkt in der Halbwelle bewirken, wenn es die Größe des Steuersignals erhöht, oder es kann, wen... es dem Steuersignal entg®gengeschaltet ist, die Auslösung verzögern. Darüberhinaus haben Streusignale häufig eine ausreichende Größe, so daß sie selbst schon eine Auslösung der Röhrenschaltung bewirken können., selbst wann das Steuersignal noch weit unterhalb jeden Spannungspogel liegt, bei welchem es eine Schaltung der Röhre bewirken soll

  Daher betrifft die vorliegende Erfindung ein. neues und verbesser-

  tes Steuersystem, bei welchem eine elektronische Schaltanordnung,

  wie z.B. ein Thyratrron oder Silizium-Gleichrichter bei einem

  exakten Pufft einer zyklisch sich

  Welle leitend ge-

  macht wird, veranlaßt als folge eines analogen Steuersignals

  vermittels des Schaltkreises, was eine Isolierung des Steuer-

  signals von der elektronischen Schaltanordnung bewi.rkto Das sorgt

  für einen positiven. Schaltvorgang und vermeidet auf Strsüsignale

  zurückzuführende Falsehsohaltungen bzwo beschränkt diese auf ein

  Minimum.

  Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein nones und ver-.

  besserten umkehrbarem Mrsteuersysten, bei welchem ein Steuer-

  signal im 'F-alt"-Zustand des Totore so besohsffan i mtv daß es

  den Mdur nach Wunech in beiden. Richtungen in Betrieb sotten kann,

  mobei der Steuerkreimlauf so aufgebaut iotg daß eine für das

  Steuereignal empf°i ndlichs e1 ektronio che Schwelle oder ein Tor

  veranlaßt werden kann, das Steuersignal unwirksam zu machen. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung einen neuen und verbesserten Steuerkreis, bei welchem eine Röhrenschaltung leitend gemacht wird während des größeren oder kleineren Teiles einer Wechselstrom-Halbwelle, um die Geschwindigkeit des Motors zu steuern, und bei welchem das Schalten der Röhre in Abhängigkeit von der Größe eines zyklisch sich ändernden Steuersignals durch einen Schwellenwert-Stromkreis, der die Bedingungen in Abhängigkeit vom Anwachsen oder Abnehmen auf die Schaltwerte des Steuersignals ändert, bewirkt wird. Dabei ändert sich die Dauer des erzeugten Signals als Funktion des Steuersignals, wobei der Stromkreis so aufgebaut und angeordnet ist, daß ein Impuls konstanter Breite aus dem erzeugten Signal hervorgeht, damit eine Schwelle abgebaut bzw. ein Tor geöffnet werdari kann und Impulse eines Impulsgenerators zur Schaltung der Röhrenanordnung, wie es das Steuersignal fordert, durchgelassen werden. Weiterhin beschreibt die vorliegende Erfindung einen neuen und verbesseLten Mctorsteuerkreis, bei welchem eine elektrische Röhre für einen veränderlichen Teil einer Halbwelle einer zyklisch sich ändernden S@romquelle leitend gemacht und mit Hilfe der Hauptelektroden die Geschwindigkeit des Motors gesteuert wird, wobei das System so konstruiert und aufgebaut ist, daß es zur zuverlässigen R'onstanyhaltung der Motorgeschwindigkeit geeignet ist unu auf Änderungen der Motordrehzahl schnell reagiert.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese und andere Vorteile

  erreicht mit Hilfe des Steuerkreises, welcher Schaltelemente und

  eine elektrische Röhrenschaltung enthält, womit eine zyklisch

  -sich-ändernde Stromquelle und ein Verbraucher, z.B. ein Motor,

  verbunden werden, damit dieser in sich ändernder Weise in Ab-

  hängigkeit von Steuersignalen, welche an ein Auslöseelement an-

  gelegt werde,, von einer eingeprägten, sich zyklisch ändernden

  Spannung betrieben werden kann. Ein Auswertekreis mit mehreren

  Eingängen und einem Ausgangselement ist so beschaffen, daß er

  einen Impuls an das Auslöseelement der Schaltmittel anlegt. Ein

  Eingang des Auswertekreises ist mit dem Ausgang eines Impuls-

  generators verbunden, wodurch kontinuierlich Impulse an den

  Auswertekreis bzw. das Tor angelegt werden. Ein anderer Eingang des

  Auswertekreises empfängt Impulse eines level-Detektorkreises, wo-

  bei diese Impulse über einen Eingang zum Level-Detektor, welcher

  gleich groß oder größer ist als ein gegebener Schwellwert, an

  das Tor angelegt werden. Der Eingang zum Level-Detektor ist ein

  variables Steuersignal, dessen Größe so gesteuert wird, daß sie

  den Schwellenwert des hevel-Detektorkreises bei dem Punkt der

  SWhwingung der sich ändernden Spannung zwischen der Röhren-

  schalteng u-ud dem Verbraucher überschreitet, bei dessen Wert die

  Anordnung leitend wird.

  Bildet der Aualöcekreis der vorliegenden rix2°i ndung den Teil oiiies

  Seniosteucrj"ngsystams, so ist das variablteuc.i.a@. im all.®

  gGo,.einen das@@@1#@aR9 e_I u®@ Kontrollsignals, ai--aWs

  signals und des Ilückkopplti"2.,-,#i-@i-signals eines Tach®me tes@a oder

  einer anderen Kontrollvorrichtung, welche mit dem 5®m.®t@=@

  verbunuen ist und von. dieGm angetrieben wird, wobei ?®r latzte2®

  den Verbraucher des Schaltkreises darstellt. Weiterhin ist es. häufig wünschenswert, ein Paar von Schaltwegen vorzusehen, welche mit beiden Seiten des Servomotors verbunden sind, wobei also der Servomdor durch Umkehr der Verbindungen mit der oben erwähnten Spannungsquelle in beiden Richtungen betrieben Wird. In solch einem Schaltkreise hat der Auswertekreis bzw. das Tor vorzugsweise einen weiteren Eingang, welcher dazu dient, den Durchgang von durch den Level-Detektor angelegten Impulsen zu verhindern. Der zusätzliche Eingang des Auswertekreises kann noch durch einen Kontrollkreis gesteuert werden, der das Tor in Abwesenheit eines Steuersignals schließt.
• Durch obige Beschreibung ist die Erfindung keineswegs auf eine bestimmte bevorzugte Anordnung, wie das Beispiel zeigt, beschränkt. In den beigefügten Zeichnungen stellen dar: Fig.l ein Blockschaltbild einer bevorzugten Anordnung der vorliegenden Erfindung, Fig.2 eine genauere schematische Darstellung des Kreises, der in der Blockform in Fig.l angegeben ist, Fig.3 eine schematische Darstellung einer weiteren Anordnung eines Teiles des in Fig.2 gezeigten Schaltkreises und Fig.4 die charakteristische Kurve einer Tunnel-Diode.
• Im einzelnen wird in der Fig.l ein Servomotor 10 gezeigt, der mit einer Stromquelle 16 mit Hilfe von 2 Schaltern oder Röhren 12 -und 14 verbunden ist, so daß der Motor 10 j e nach dem entsprechenden Schalter oder-der entsprechenden Röhre, die leitend gemacht werden, in der einen. ekler arideren Richtung betrieben werden kann.

  Der Einsatz des Motors 1® wird durch einen Tachometer 18, der

  mit dem Motor 1® verbunden °x:: 1 v ®a die 002 angetri ebon ist,

  (gestriohelte Linie 20) kontrolliert. -Tier Ausgang des Tacho-

  meters 18 ist 2-i t Hilfe der Verbindung 22 an den Eingangskreis

  eines @@c@rvers trkor@@ 24 angeschlosseiz, vD bai dieses Tachometer-

  Ausgangssignali. Geschw°1ntigkeits-Rüc?xk®pplangssignal für

  das S ervomoto.r sys tem der E ig o 1 ist. in der be w orz-ug ton. Aus-

  fRW.grund ist das @achoao-@emsial nin, @@Jechselstromsignal, dessen

  Größe und Richtig von do2 Geschwindigkeit und Rotationsrichtung

  abhängt

  L. A®ntr®11° odor we? coh GE die Gesch"r- m-digke,

  und L aufriGht@a-ig für d e u Not®r 1 ® anseig`@ a ein. Wechsels s r®msignal

  in. der dargcstellto#i,@.nard#q#g9 -#jian eine ZlGmme 26 des Ein.®

  garekreioGs de 24', #y'##r-olegtg ..d os weerdan, wie

  7.n der Q°`.@."@.awucreu e@ @1:@ @:t@= ine.ä@ `.a",.lß'@ `23? t der Fig 0 2 noch

  erklärt werdon wird, das azu Sloe 26 angeleg«#e Kontrollsignal

  der I® 11 tung 22

  Einggskreis dohl 2e, dureh Gin

  schalteng ni tei nander @::n.. cart sobald der Motor in der durch

  das Kontrollsignal s:.gaigtoihtg betrieben wird.

  c vers tK,#2lt63:@3@@v des Vo'8ä stärhers 24 bildet

  dcxa.@-@.@r _4@.g;ng eineso@.@o@. @ete@@'@c@.ra 28 mit einem zweiten

  weiteren Eingang in der Form eines Wechselstrom-Differenzsignals, welches vom Differenz-Steuergenerator 30 erzeugt wird. Erreicht oder überschreitet die Höhe des kombinierten Eingangssignals, d.h. des resultierenden Steuersignals im Level-Detektor 28 die Schwelle des Detektors, so wird ein Ausgangssignal an den Eingang 32 des AND-Auswertekreises 34 angelegt. Ein zweiter Eingang 35 zum Auswertekreis 34 wird durch einen Impulsgenerator 36 versorgt, welcher einen kontinuierlichen Zug von Impulsen an den Auswertekreis anlegt. Der Ausgang des Auswertekreises 34 wird im Verstärker 38 verstärkt und als Steuersignal an den Eingang des Schalters oder der Röhre 12 angelegt, um die Speisung des Motors 10 aus der Stromquelle 16 zu steuern. Der Fehlersignalausgang des Vorverstärkers 24 wird ebenfalls als einer der Eingänge an einen zweiten Level-Detektor 40 angelegt. Entsprechend wird auch der Ausgang des Differenzgenerators 30 an den Eingang des Level-Detektors 40 angelegt, und der kombinierte Eingang zum Detektor 40 dient dazu, ein Signal an ein Eingangselement 42 eines zweiten AND-Auswertekreises 44 zu legen, sobald die Größe des kombinierten Eingangssignales am Detektor 40 einen bestimmten Schwellenwert des Detektors überschreitet. Der Impulsgenerator 36 versorgt außerdem noch einen zweiten Eingang 45 des Auswertekreises 44, dessen ausgewertetes Ausgangssignal im Verstärker 46 verstärkt und als ein Steuereingangesignal an den Schalter 14 angelegt wird. Wie oben schon erwähnt wurde, steuert der Schalter oder die Röhre 14 die Energieversorgung des Motors 10 aus der Stromquelle lb, aber in der entgegengesetzten Motordrehrichtung der von Schalter 1k bewirkten Energieversorgung.
• Im Betrieb des Stromkreises der Fig.l werden das Kontrollsignal der Klemme 26 und das Geschviindigkeitsrückkopplungssignal der Leitung 22 miteinander kombiniert und verstärkt im Vorverstärker 24. Der Ausgang des Vorverstärkers 24 wird dann mit dEm Wechselstrom-Differenzsignal des Diggerenzgenerators 30 kombiniert, wobei die Kombination dieser Signale in den entsprechenden. Eingangskreisen der Level-Detektoren 82 und 40 bewirkt wird, und diese beiden Mischsignale bauen die'Stsuersignale für Vorwärts- und Rückwärtsbetrieb des Motors 10 mit Hilfe des restlichen Kreises auf.

  Die Eingangssignale der beiden Lrvöl-De Lektoren 28 und 40 werden

  an den Schwell£-:n-iaer-tdet--,k-tor angelegt, und. sobald dio gewünschte

  Auslcisehöhe des S $ ";nals;:an@e? c;a t Ist, er zou.gt der entsprochenfi.e

  Level-De-teiet®r pUitzl'9 ch ein Atis gangssgna1, wolchos das Öfianon

  der en tsprechoaden 34 und 44 steuert.

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  Da der S t:yo?l#1 eia,@a2,:?`i`@@.i

  an 4iAP-TUl®eylF N:6 az eugt

  wertekreise 34 und 44 sendet, werden die Möglichkeiten einer Verzögerung oder eines Fehlers im Arbeiten der Röhren oder Sehalter 12 unn 14, wenn die Auslösung einmal stattgefunden hat, vermindert. Das basiert darauf, daß im Moment-der Auslösung der entsprechende Schalter keine unmittelbare Antwort liefern kann. Würde nur ein einziger Impuls durch den Auswertekreis zu dem entsprechenden Schalter gelangen, so könnte der Schalter unter Umständen nicht ausgelöst werden. Wird jedoch ein kontinuierlicher Zug von Impulsen mit hoher Impulsrate vom Impulsgenerator 36 erzeugt und durch den offenen Auswertekreis geschickt, so wird., selbst wenn der erste Impuls, der durch den Auswertekreis gelangt, den Schalter nicht auslöst, doch von dem zweiten oder späteren Impuls die entsprechende Wirkung erreicht. Im Hinblick auf die hohe Impulsrate des Impulsgenerators 36 ist eine mögliche Zeitverzögerung, wenn eine solche überhaupt stattfindet, für die meisten Anwendungen vernachlässigbar. Die Kt:mblii@; tiozi des Kontrollsignals mit den Geschwindigkeits-Rückkopp Lungssignalen unct mit den Wechsele-trom-Differenzsignalen,

  und ciariibe rhinaus der Durchgang von entsprechenden Kombinationen

  duroh,*,e-leri oder Level-Detektoren und die V$rbinuung des Aus-

  gangs dler?er Level-.Detektoren mit AND-Auswertekreisen, welche

  dazu ;L ! -:@izFn, eIneni Zug von :Impulsen mit hoher Impulsrate durch

  dietelemente zu schicken zur Steuerung eines Servomotors,

  bil ci a t3 Von r b-> =;dung von Elementen, welche eine erhebliche Ver-

  be:s:z.-a der Wirkung von Anordnungen früherer Art

  hervorbr_i.r:gt. Eitier der hervorgtechendeten Torte.L i ey der torlie-@ senden Erfindung ist, wie schon oben gesagt, der Grad der Ieolierung, der zwischen entsprechenden Eingangeeignalen und deri elektronischen Schaltanordnung, die den Motor steuert, erzielt wird, so daß nicht nur die Schaltelemente, seien sie Thyratrons oder Silizium-Gleichrichter, in einer positiveren und exakteren Weise gesteuert Werden, sondern auch Fehlschaltungen dEr Schaltelemente als Folge von Streusignalen verhindert werden. Die Fig.2 zeigt im Detail den zum Blockdiagramm der Fig.l gehörenden Schaltkreis, Sand die Bezeichnungen sind. auf Fig.2 bezogen, so daß die verschiedenen Teile des Schaltkreises mit den entsprechenden Blöcken des Diagramme der Figol identifiziert sind. In der Fig.2 wird der Motor 10 durch D 1 und D 2 über einen Spannungsverstärker oder Schalteinrichtungen, welche elektrische Gleichrichterröhren einschließen, mit Strom versorgt. Diese Gleichrichterröhren haben Hauptelektroden, welche il°der einen Richtung leiten, wenn- eire vorherbestimmte Spannung au. ein Steuerelement der Röhre angelegt wird.. Die Röhren sind als Gasgleichrichterröhren oder Thyratrons 50 unu 51 zur Gleichrichtung des für die Vorrichtung benötigten Stromes ausgeführt. Die Thyratrons 50 und 51 sind so miteinander verbunden, daß die Röhren entgegengesetzt gepolt sind und ihre Elektroden bei verschiedenen Halbwellen des durch D 1 und h 2 zugeführten Wechselstvmes positiv werden. Bei der Röhre 50 ist die Elektrode 50 a über Z 2 mit dem Motor 10 verbunden, und. die Kathode 50 b mit der Elektrode 51 a, die Röhre 51 durch eine Verbindung 52, die bei 53 mit h 1 verbunden ist. Die, Kathode 51 b des Thyratrons 51 ist über Z 2 mit dem Motor 10 vegbundeno Aus dem beschriebenen Stromkreis wird klar, daß der Stromfluß im Motorleislauf durch Röhre 50 nur während der bestimmten Halbwelle erfolgen kann, während der L 2 gegenüber L 1 positiv ist. Der Stromfluß ist dann von L 2 nach L 1 geleitet. Andererseits kann der Stromfluß durch die Röhre 51 nur während derjenigen Halbwelle erfolgen, während der L 1 positiver als L 2 ist. Dann fließt der Strom in entgegengesetzter Richtung durch die Anordnung von L 1 nach L 2 durch die Röhre 51. Der Motor arbeitet in der einen Richtung, wenn nur die Röhre 50 leitet und in der anderen Richtung, wenn die Röhre 51 leitet. Sind beide Thyratrons 50 und 51 bei ihren entsprechenden Halbwellen leitend, so arbeitet der Motor gar nicht und steht still, wenn jede Röhre während der gleichen Periode ihrer Halbwelle leitend ist, da dann der mittlere Ankerstrom Null ist. Leitet jedoch ein bestimmtes Thyratron für einen größeren Teil seiner Halbwelle, so fließt ein mittlerer Strom in der Richtung, in der das bestimmte Thyratron leitet, und der Motor rotiert in der Richtung, die der Stromrichtung entspricht. In der beschriebenen Anordnung arbeiten die Thyratrons so, daß unter der Bedingung eines normalen Stillstandes jedes während einer kurzen Periode an Ende seiner entsprechenden Halbwelle leitet, wobei die Periode der Zeitung für jedes Thyratron die gleiche ist. Die Röhren 50 unu 51 leiten für eine kurze Periode am Ende ihrer entsprechenden leitenden Halbwellen als eine Folge des Steuersignales aus der Diff erenzaignalqulle 30. Die Differenzsignalquelle 30 enthält einen Trandbrmator 56, dessen Primärseite mit einer Wechselstromquelle verbunden ist und mit einer Sekun- därseite 57. Potentiometerwiderstände 58 und 60 sind in Serie und parallel zur Sekundärwicklung 57 geschaltet, wobei das Zentrum der Sekundärwicklung 57 ebenso wie die Verbindung zwisoh®n den Widerständen. 58 und 60 geerdet ist. Der Potentiometerkontakt 58 a am Potentiometerwiderstand 58 ist mit dem Eingang des Zevel-Detektors 28 verbunden,-und ein Widerstand 62 im Level-Detektor verbindet den Potentiometerkontakt 58 a mit der Basis eines Transistors 64 vom NPN-Typ. Det Transistor 64 wird bei der Halbwelle der Differenzsignalquile leitend gemacht, bei-der,_ der Potentiometerwiderstand 58 a positiv gegenüber Erde ist.
• Der Ausgangskreis des Transistors 64 enthält den Kollektor 64 a und den Emitter 64 b des Transistors, wobei der Kollektor 64 a mit der Basis eines Transistors vom PNP-Typ verbunden ist. Die Verbindung zwischen. d« gellekter 64 a und der Basis des Transistors 66 enthält einen, variablen Widerstähd 67, und es i'nt die Basis des Transistors 66 ebenfalls verbunden mit der positiven Seite der Spannungsquelle über eine Tunneldiode 700 Der Ausgangskreis des Transis tors 66 enthält die Emitterkollektorelektroden dos Transistors, wobei die Kollektorelektrode über einen Last-Widerstand 72 geerdet ist. Das Ausgangssignal vom Transistor 66 wird von seinem Kollektor abgenommen, cl-er

  über eine Kapazität 73 a.-91.t der Basis eines £.üwga.gstrayi si@or

  75 über ein®. .°i n.,agc@i.,erst,nc 76 vorb.de*.,i i.s t o Die VorbiA®

  Jung zwischen der K a,'Üz i tV#fV 73 I'@@'@d dem V@Ud@2'.'e4J:64Y @.9 `@c.1..L.'S 76 i

  eine umgekehrt 3ßpo`1te Di ed e 7i it E2go veA3deno

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  das D@fvi.@c" vQEseä:,' 58 ooi -Cv-"'jE;a@,iJ'.JC@"

  Erde wird. Da der Transistor in steigendem Maße leitend wird, wird der Kollektor in ebenso steigendem Maße negativ, und es fließt ein Strom durch den Widerstand 79, der den Kollektor 64 a und den Transistor 64 mit der positiven Seite der Spannungsquelle verbindet,und durch die Tunneldiode 70. Der Strom durch die Tumeldiode 70, so wie er von Null an ansteigt mit dem Anstieg der Zeitung des Transistors 64 liegt unter dem Scheitelstrom für die Txnb,eldiode, und die Tunneldiode arbeitet auf den abfallenden 3e11 ihrer Charakteristik, wie die Fig.4 zeigt, unterhalb des Seheitelstromwertes. Das ist der Wert unmittelbar vor dem Teil der charakteristischen Kurve, bei dem die Tunneldiode einen nega%ivea Widerstand hat. Die Charakteristiken des Ausgangskreises den Tranaintors 64. und des Widerstandes 67 sind so, daß bei einem ganz beztimmten $ehwellenwert für das Eingangssignal ad» Tranäistor GC dos Strom durch die Tunneldiode 70 seinen Sgheitelwert erreiet, so daß ein infinitesimal kleiner Anstieg des Stromes die Tunneldiode veranlaßt auf einen Arbeitspunkt B ihre-p Arbeitskurve zu schalten, wobei gleichzeitig der Strom ab, aber die Spannung zunimmt. Hie diesen Uaschalten der Tunneldiode 70 geschieht, ist der Strea in Eingangskreis für den Transistor 66 sehr klein, und der Traneitltor 66 hat für alle praktischen Zwecke keinen Ausgang. Findet jedoch das Uasohalten in der Tunneldiode 70 statt, so steigt der Spannungeabfa.l an der Tunneldiode 70 bis zu einem Punkt, bei dem der Eingangeetren den Transistors 66 eine solche Größe annimmt, daß der Transistor in das Gebiet der sättiguag gelangt und das Potential an Kollektor :n einen nazimalan Wert anwächzt. Sinkt das Eingangszignal zum Transistor 64 ab, so einkt auch die Spannung ax der Tunneldiode bin`t eint@i.@'`, Punkt C a.v.f der Oharakirerist# , der Tunneldiode, bei dwatie Tunneldiode zurückschaltet auf einen Punkt D auf den Teil der Kurve, bevor der Scheitelstrom den Transistor 66 nicht leitend macht. Die Charakteristiken des Transistors und der Tunneldiode sind so gewählt, daß für die Spannung an der Tunneldiode der Transistor in seinem Sättigungsgebiet arbeitet, wenn die Tunneldiode den Punkt D etwa erreicht hat. So wird am Ausgang des Transistors 66 ein rechteckiger Impuls erreicht. Dieses Ausgangssignal wird noch durch die Filterdiode 83 beschnitten und an den Transistor 75 über die Kapazität 73 angelegt, welcher Teil eines Differentdal-Schaltkreises bildet. Der Kondensator 63 differenzie rt das Impulsanfangsteil und liefert einen positiv wandernden Impuls auf die Basis des Transistors 75. Die Diode 78 stellt einen Entladeweg für den Kondensator dar und einen Shuntkreis für negativ wandernde Impulse.

  hat

  Der Impuls auf der Basis des Transistors 75/dreieckige Gestalt

  una. hat eine konstante Breite,und vorzugsweise arbeitet der Transistor 75 so, daß er diesen Impuls in einen Rechteckimpuls mit konstanter Breite umwandelt. Der Kollektor des Transistors 75 ist mit einem'Eingang des AND-Tores 34 verbunden. Der Ausgang des AND-Tores 34 ist mit dem Eingang des Verstärkers 38 verbunden, welcher die Transistoren 77 und 80 und einen Transformator 81, dessen Primärseite mit dem Lastkreis des Ausganges von Transistor 80 verbunden ist, einschließt. Der Transformator 81 besitzt eine Sekundärspule 82, die in dem Gitterkreis des Thyratrons 50 liegt, wobei der Gitterkreis des Thyratrons 50 so geschaltet is.t, daB, wenn ein Impuls in der Sekundärwicklung 82 als Folge eines Impulses, der am. Eingang res Verstärkers 38 angelegt worden ist, auftritt, das Tlyratron 50 leitend gemacht wird., vorausgesetzt, daß seine Anode gegenüber der Kathode positiv geladen ist. Entsprechend muß das Steuersignal an Level-Detektor eine solche Phasenbeziehung gegenüber den Wechselstrom, der dem Thyratron 50 bzw. 51 aufgeprägt ist habe4 daß der Schwellenwert des positiv laufenden Eingangssignals zum Transistor 64 an genau dem Punkt erreicht wird, der dem Punkt des dem Thyratron 50 aufgeprägten Weshselstromes entspricht, bei dem das Thyratron 50 leitend wird. Das Differenzeignal aus der Quelle 30 wird gegenüber der Spannungswelle um 1200 verschoben, und der Schwellenwert wird am Ende der Halbwelle erreicht, wenn die Anode des Thyratrons gegen- über der Kathode positiv ist. Durch Modulation den Differenssignales vom Differenzsignal-Generator kann erreicht werden, daB der Schwellenwert den Eingangssignales an Transistor 64 und der Impuls am APD-Tor 34 bei einen früheren Punkt der Leitungskreis- halbwelle den Thyratrons 50 erreicht wird, womit das Thyratron 50 für einen größeren Teil seiner leitenden Halbwelle leitet. Durch Steuerung der Phase den Impulses am M -Tor relativ $u der Spannungsauelle fließt durch das Thyratron 50 entweder eine größere oder kleinere Strommenge innerhalb seiner leitenden Halb- welle.

  Der hevel-Detektor 40, das Tor 44 und der Verstärker 46 sind

  tek

  vollkommen identisch mit dem level-Deltor 28, das Tor 34 und des

  Verstärker 38, und die Beschreibung dieser Teile branoht wohl ntht wiederholt zu werden. $s genügt zu sagen, daß das Differenz- signal von Differenskreislauf ein Weohselstromsigaal ist, und die Basis den Transistors 64 bei einer Halbwolle den Differenzsignalen positiv wird, während die Basis den emtsprMenien Tran- sistors 64' im Kreislauf zur Steuerung des Thyratrons 51 bei der entsprechend anderen Halbwelle positiv wird, da die Verbindung zwischen den Potentiometerwiderständen 58 urd 60 geerdet ist. Daher ist die zwischen dem Potentiometerkontakt 60 a ,anal der Erde abgenommene Spannung nm 180o gegenüber der Spannung verschoben, welche zwischen dem Potentiometer 58 a und der Erde liegt. Der Steuerimpuls am AND-Tor 44 ist um 180o verschoben und tritt am Ende der Halbwelle des Spannungskreises auf, wobei die Hauptelektroden des Thyratrons 51 die richtige Polarität für Leitunge* haben. Demzufolge ist das Differenzsignal in der richtigeiPhase um das Thyratron 51 während des letzten Teiles der Halbwelle leitend zu machen, und wird es moduliert und erreicht seinen Schwellenwert zu einem früheren. Zeitpunkt der Halbwelle, so leitet das Thyratron 51 bei einem früheren Punkt. Das Differenzsignal aus der Differenzsignalquelle 30 wird durch das kombinierte Kontrollsignal und das Rückkopplungeeignal moduliert, um ein Steuersignal zu erzeugen, welches in der Phase verschoben ist und dessen Amplitude in Übereinstimmung mit Änderungen des Differenzsignalen, die aus der Kombination den Kontrolleignalee mit dem Rückkopplungezignal herrühren, eich ändert. Da* gontrolleignal wird an d:b Eingangsklemme 26 ange- legt und stellt ein Wecheeletroneignal dar, welches in Phase ist mit des Weeheeletrom, der den Thyratrenn 50 und 51 eingeprägt ist. Das Rüakkopplungesignal den Tachometers 18 wird an eine Klemme 26 a angelegt und ist um 1800 außer Phase mit den Kontrollsignal. Die Klemmen 26 und 26 a sind durch entsprechende Widerstünde 85 und 46 verbunden mit einer Verbindung 87, welche kapazitativ mit einem Transistor 90, der den Eingangstranaisto r des Vorverstärkers 24 darstellt, gekoppelt ist. Der Transistor 90 ist so vorgespannt, da£ der Ausgang des Transistors 90 der Welle des Eingangsweahselstroaes folgt, und die Spannung an seinem Kollektor ändert sich wie eine Sinuswelle und bildet einen $inuawellenförmigen Eingang zum Transistor. Der Ausgang ist jedoch eine= Gleiohatromspannungepegel, der von der Vorspannung des Transistors 90 herrührt, überlagert. Der Kollektor des Transistors 90 ist mit der Basis der Transistoren 91 und 92 des Vorverstärkers 24 verbunden, wobei die Hauptelektroden, d.h. die Emitter und Kollektoren der Transistoren 91 und 92 mit den Transistor 91, der einRPN-Transistor ist, in Serie ge- schaltet sind; der Transistor 92 ist dagegen ein PNP-Transistor. Der Transistor 91 hat seinen Kollektor mit der positiven Seite der Spannungsquelle verbunden, während sein Emitter mit den Emitter des Transistors 92 verbunden ist, dessen Kollektor wiederum mit der negativen Seite der Spannungsquelle in Yer- yindung steht. Der Ausgang des Vorverstärkers wird von einer Verbindung 95 zwischen den Emittern der Transistoren 91 und 92 abgenommen. In Abwesenheit eines Eingangssignales zum Vorverstärker 24 sind die Transistoren 91 und 92 leitend, und ihr Leit- vermögen wird durch die Weehseletromkomponente vom Ausgang des Transistors 90 variiert. Wächst diese Komponente an, so wächst @auoh das Leitvermögen des Transistors 91 und damit die Spannung der Verbindung 95, und sobald die Komponente kleiner wird, wird ,der Transistor 91 weniger leitend, dagegen steigt die Leitfähigkeit des Transistors 92, um das Potential der Verbindung 95.sx erniedrigen. Die Verbindung 95 ist durch diann äoadensater 96 mit den Level-Detektor 28 xad des hevel-Detekter 40 v e rbu Der Kondeasater 96 ist mit der Dosis des Transistors 44 den Level Detektors 28 über einen Widerstand 100 verbunden und mit der Basis des Transistors 64' über einen Widerstand 101. Ein Wechselströmfehlersignal wird am Kondensator abgenommen und ist en%weder in Phase oder außer Phase mit der Spannungselle. Ist das Fehlersignal in Phase mit der Spannungswelle, so kombiniert es ...t dem Differenzeignal, was zu einem resultierenden Steuersignal führt, w-elehes in der Phase verschoben ist und eine solche Amplitude hat, daß das Steuersignal zum Level-Detektor sein Schwellenwertniveau bei einem früheren Punkt der Sparanungshalbwelle erreicht, während das Tbyratron 50 leitend ist. Die Größe der Phasenverschiebung und der Punkt bei weichem der Schwellenwert erreicht wird, hängt von der Amplitude des Fehlersignales ab. Ist jedoch die Richtung des Fehlersignales umgekehrt, so saß es um 180o außer Phase mit deg Spannungewelle ist, so kombiniert das Fehlersignal mit den, Diff®renzaignal so, daß der Transistor 64' während des Teiles der Spannungswelle während der die Anode des Thyratrons 51 positiv gegenüber der Kathode ist, leitend wird. Dementsprechend wird das Thyratron 51 leitend-gemacht, wenn der Sehwellenwert erreicht ist und die Tunneldiode 70' schaltet und einen Impuls an das Tor 44 anlegt, welches sich öffnet und Impulse vom Impulsgenerator 56 hindurehläßt. Es wird also die lai*i-ehtung des Notores durch Anlegen eines Kontrolleignales, welches entweder in Phase mit der Spannungswelle ist oder um 1800 außer Phase ist, gesteuert, wobei die Größe des Signalen die Zaufgesehwindigkeit bestimmt. Die Richtung des Rückkupplungssignales hängt von der Laufrichtung des Motors ab und wird automatisch um 1800 verschoben, wenn der Motor seine Rotation®richtung ändert. Es kann jetzt also festgestellt werden, daß das Anlegen eines Kontrollsignales an die Eingangsklemme 26 ein Fehlersignal hervorbringt, welches mit dem Differenzsignal kombiniert wird, um ein Steuersignal zu erzeugen, welches wiederum an den Eingang der hevel-Detektoren gelegt wird, und welches eine Amplitude hat, die den Schwellenwert des level-Detektorenkreises bei einem Punkt, der dem leitend gemachten Thyratron eingepräg-ten Spannungswelle überschreitet, wobei dieser Punkt von der Größe des Fehleraignales abhängig ist. Hat das Fehlersignal die eine Richtung, so wird das Thyratron 50 über den Level-Detektor 28 leitend gemacht, hat es die entgegengesetzte Richtung, so wird das Thyratron 51 über den Level-Detektor 40 leitend gemacht. Ist der Motor in Betrieb, so resultiert ein Rückkopplungssignal, welches das Kontrollsignal kompensiert und das Fehlersignal auf Null zu reduzieren vermag. Da der Eingang zu den Transistoren 66 und 66', um die Tunneldioden 70 und 70' an- und auszuschalten.zwischen Spannungspegeln auf- und abläuft, stellen die Ausgangssignale der Transistoren 66 und 66' Impulse von fast rechteckigem Verlauf dar, deren Weite mit der Zeitdauer der Eingangssignale zwischen den Schaltpegeln der Tunneldioden variiert. Dieser Impuls von variabler Breite, welche vorzugsweise weniger als 180 elektrische Grad beträgt, besitzt eine steile Vorderflanke, die zur Erzeu- gung eines Impulsen mit konstanter Breite begrenzt ist und deren charakteristische Steilheit die gewünsohte Genauigkeit bei der An- und Abschaltung der Tore 34 und 44 garantiert. Haben die Ausgangeimpulee der Transistoren eine Breite, die größer als 180o ist, so begrenzt die Differenzie rsehaltung das Impulssignal zu den Toren 34 und 44 auf einen Impuls konstanter Breite, der nur innerhalb einer Halbwelle der Spannungswelle auftritt. Die Impulse zu den Toren 34 und 44 werden in exakter zeitlicher Übereinstimmung mit dem Schalten der Tunneldioden angelegt und sind mit diesen so verbunden, daß ein Auslöseimpuls mit wenig oder keiner Verzögerung an die entsprechenden Thyratrongitter angelegt wird. Offensichtlich bleiben die einmal in den leitenden Zustand geschalteten Thyratrons solange in diesen, bis die angelegte Spannung der Wechselstromquelle 16 wieder den Teil der Wechselatromwelle erreicht, bei welchem die Amplitude niedrig genug ist, um die Röhre auszuschalten. Es wurde festgestellt, daß bei einem Kontrollsignal, dessen u Größe: anwächst, die Rückflanke des Ausgangseignales von den Transistoren 66 und 66' in die Halbwelle der Spannungswelle fallen kann, die derjenigen in die die Vorderflanke fällt, folgt. Fällt die Vorderflanke des Impulses von dem Transistor 66 oder von den Transistor 66' in die Halbwelle, während der die Anode de.s entsprechenden Thyratrone negativ ist, so be- wirkt dies, daß das Thyratron nicht leitend ist. Und setzt sich der Impuls in die nächste Halbwelle der Spannungswelle fort, während der die Anode des Thyratrone positiv ist, so wird das Thyratron leitend geschaltet. Die Anwendung der abgrenzenden Kreise zwischen den Transistoren 66 und 66' und den Toren 34 uud 44, welche in ,Bezug auf die Vorderflanke des Impulsen Ton den Transistoren 66 und 66t zu Impulsen konstanter Breite führt,* löst dienen Problem. Die Erfindung wurde unter der Annahme eines Wechselstromkontroll$ignales beschrieben, aber der Fachmann sieht leicht,. dass das Kontrollsignal ebenso ein direktes Stromsignal sein kann. In diesem Falle kombiniert das als von einer bestimmten Polarität vorausgesetzte direkte Stronaignal mit der Wechselstromdifferenzwelle und veranlaßt den Eingang eines der Level-Detektoren,den Schwellenwert wärend der Halbwelle der Spanmungewelle zu erreichen, während der die Anode des entsprechenden Thyratrone positiv ist und das Thyratron leitet, und für das andere Thyratron wird der Schwellenwert in der Halbwelle der Spannungswelle erreicht, während der seine Anode negativ ist, so daß es nicht leitend geschaltet wird. Umgekehrt wird das andere Thyratron auf Stromdurchgang geschaltet, wenn die Pola- rität des Gleichstromsignalen umgekehrt wird. In beiden Fällen ist die Phase der Schwellenwertgröße des Eingangnsignales rela- tiv zu der Spannungswelle und daher die Zeit der Leitfähigkeit durch Änderung der Größe den Gleiohstromeignales einaidlbar. Bei der Anwendung einen direkten Stronsignales kann nicht die Rückflanke des Impulses von den Transistoren 66 oder 66° in die Halbwolle fallen, welche der Halbwolle folgt, in der die Tsrderflanke liegt, wie es i= Falle eines Wechselstreakontrollsignales vorkommen kann.
• Statt der Thyratron-Sehaltelenente 50 und 51, wie die hig.2 sie zeigen., können auch ßilisi»-Gleiohriehter als Sehaltele:exte angewandt werden, Die 714.3 zeigt das Beispiel fixes Schaltkreises, bei den Silizium-Gleichriohter das Thyratrox der Pig.2 ersetzt haben. Die ändverrtärkerstufe 80 des Verstärkers 38 enthält wie in Pii.2 den Traasformaiei 8l. In 71s.3 ist jedoch die Sekundärwicklung des Transßrmators 81 durch eine Diode 110 kurz geschlossen, welche mit den Schaltelementen des Silizium-Gleichrichteici-a- 111 verbunden ist. Dar die-Stromquelle 16 der Fig.2 enthaltende Stromkreis ist mit den Spannungselementen des Silizium-Gleichrichters 111 über den Sperrgleichrichter 112 verbunden.
• Die Erfindung wurde im einze3mn beschrieben, wobei besonders die Anwendung auf ein durch Wechselstrom betriebenes Servoantriebsystem berücksichtigt wurde. Jedoch sieht der Fachmann leicht, daß die Erfindung ebenfalla auf elektronische Auslösekreise zu anderen Zwecken als für ein Servoantriebsystem immer dann anwendbar ist, wenn ihre verbesserten Schaltcharakteristiken notwendig sind.

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Elektronisches Steuersystem mit elektronischen Schaltelementen (50, 51), welches eine Last und eine einen variablen Strom für die Last liefernde Stromquelle miteinander verbindet, und welches in Abhängigkeit von einem Auslösesignal bei einem bestimmten Punkt in der welle einenzyklisch sich ändernden dem System eingeprägten Spannungswelle leitend gemacht wird, wobei der bestimmte Punkt der Welle, bei dem die Anordnung leitend wird, zur Änderung des die Last durchfließenden Stromes variabel ist, dadurch gekennzeichnet, daß das System elektronische Signalauswertevorrichtungen bzw. Tore (34, 44) mit mehreren Eingangs-elementen und einem Ausgangselement, welches mit Sehaltvorrichtunge: verbunden ist und die letzteren in Abhängigkeit von einem Impuls am Ausgangselement schaltet, einen Impuls erzeugenden Schaltkreis (36), dessen Ausgang mit einem Eingang der Signalauswertevorriehtung, um an diese einen Zug von Impulsen anlegen $u können, verbunden ist, Stromkreise (18, 26, 30) zur Erzeugung eines zyklisch sich ändernden welches das Einschalten der Vorrichtung in Abhängigkeit von dem eine vorbe-stimmte Größe besitzenden Analog-Signale bewirkt, wobei die Phase der vorbestimmten Größe in Abhängigkeit von der Spannungswella variabel ist und auf das Analogsignal ansprechende ltögliehkeiten zur Bestimmung des Spannungspegels, level-Detektoren (28, 40) besitzt, die einen mit einem Eingangselement der Detektoren (34, 44) verbunden Ausgang haben und ein Ausgangssignal in Abhängig- keit von der vorbestimmten Größe den Steuernigaales zur Öffnung der Tore erzeugen, damit die Schaltelemente vom Impulsgenerator Impulse empfangen können. 2.) Elektronisches Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal vom Level-Detektor solange dauert, daß mindestens zwei Impulse des Impulsgenerators durchlaufen können. 3.) Elektroniexas Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zyklisch sich ändernde Spannungswelle eine Sinuswelle ist und das Steuersignal aus einer phasenverschobenen Sinuswelle dergleichen Frequenz wie die Spannungswelle bestält. 4.) Elektronisches Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal ein Impuls von einer Dauer mit weniger als 180 elektrischen Grad ist. 5.) Elektronisches Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsimpuls konstante Breite hat. 6.) Elektronisches Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Level-Detektor einen Schwellenkreis (66, 67, 70) enthält, zur Erzeugung eines Reohteeki=pulses und einen A'bgrenzkreis (72, 73) zur Abgrenzung der Vorderflanke des Reehteekimpülses, der den Ausgangeimpule des Zevel-Detektors darstellt, 7.) Elektronisches steuersyntem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangeiapuls des Level-Dete$tore ein Impuls konstanter Breite ist. 8.) Elektronisches Steuersystem nach den Ansprüchen 1 bis 7, da- durch gekennzeichnet, daß die das Analog-Signal erzeugenden -Stromkreise einen Kreis (30) zur Erzeugung eines Differenzsignalen und greise (100, 62, 64) zur Kombination eines variablen Signalen mit dem Differenzsignal zur Erzeugung eines Steuer- signalen enthalten, wobei das Steuereignal das vorbestimmte Niveau bei einem Punkt der Schwingung der zyklisch sich ändernden welle, der sich in Übereinstimmung mit der Größe des variablen Signalen ändert, erreicht. 9.) Elektronisches Steuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher ein Motor (10) ist, welcher mit einer vom Strom der Schaltmittel gesteuerten Geschwindig)Ekeit läuft, und daß der zweite Schaltkreis einen weiteren Eingang (26) für ein Kontrollsi)ignal, die Motorgeschwindigkeit bestim- mende elektrische Hilfsmittel (18), die ein von der Meterge- schwindigkeit abhängiges Rückkopplungssignal ersexgen,und elek- tronische Kreise (24, 100, 102, 64) enthält, die das Bontroll-, das Rüekkbpplungs- und das Differeaseianal kombinieren. und damit das Steuersignal erzeugen. Eyktronieohes Stexersysten nach Anspruch 9, dadurch geke»-seiohnet, das das Steuersignal sich zyklisch wie eine von gleieher Prequens wie die Spannungswelle ändert und gegen diese in der Phase verschoben ist. ..) 7ilektrenisehes Stauersysten nach Anspruch 9, dadurch gekonn-. ueiehaat, dal der Schwellenwertsohaltkreis elektrenisehe Hilfs- mittel (66, 67, 70), die von einen leitende: Zustand in einen anderen wechseln, während. das Steuersignal auf ein vorbestimmtes Niveau anwächst, und die von diesem zweiten leitenden Zustand in den ersten wechseln, während das Steuersignal auf ein vorbestimmtes Niveau fällt, wobei ein Rechteckimpuls erzeugt wird, und Hilfsmittel (72, 73)-,enthält, die die Vorderflanke des Rechteckimpulses Zur Erzeugung des Ausgangssignales des Schwellenwertschaltkreises abgrenzen. . 12.) Elektronisdw s Steuersystem nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal ein Impuls konstanter Breite ist. 13.) Elektronisches Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn-zeichnet, daß der Level Detektor ein Schwellenwertaehaltkreis mit einer auf das Niveau des Steuersignals ansprechenden Tunneldiode (70) ist, die ein Ausgangssignal erzeugt und damit das Tor für den Durchgang von Impulsen des Impulsgenerators öffnet, wenn das Steuersignal ein vorbestimmtes Niveau erreicht hat, wobei die Tunneldiode zwischen leitenden Zuständen schältet, während das Steuersignal auf das Schaltniveau anwächst bzw. abfällt und damit einen Ausgangsimpuls erzeugt, dessen Dauer eine Funktion der Schaltniveaus des Steuersignales ist, daß ein ab-* grenzender Sohaltkrein 172, 73) mit dem Ausgang des Sehwellenwertnohaltkreisee verbunden ist und die Vorderflanken der Impuls begrenzt und damit ein Tor-Impuls entsteht, und daß der Ausgang den abgrenzenden Sohaltkreinen mit einem Eingang der Auswerte- kreise bzw. Tore verbunden ist, 14.) Elektronisches Steuersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Torimpuls ein Impuls konstanter Breite ist.