DE1588530C - Elektronische Rückführung für anzeigende elektrische Regler - Google Patents

Description

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änderbaren Halbleiter-Bauelements und des Oszilla- außer dem Zeiger 2 noch das Metallfähnchen 3 be-

tors in Serie geschaltet ist. festigt, das in Abhängigkeit vom Augenblickswert

Die Aufgabe der Erfindung wird auch von dem der Meßgröße mehr oder weniger weit in den zwiälteren Patent 1293 490 gelöst, das am Eingang sehen den beiden Oszillatorspulen 4 und 5 vorgeseheeines Kippverstärkers einen von der Rückführung 5 nen Luftspalt eintaucht. Befindet sich das Fähnchen 3 veränderbaren Widerstand vorsieht, der mit dem hinreichend weit außerhalb des Luftspaltes, so ist die Oszillator eine Reihenschaltung bildet, die aus einer Spule 5, die zusammen mit dem Kondensator 7 einen Gleichspannungsquelle gespeist wird. Nachteilig bei Schwingkreis bildet, mit der Spule 4 gekoppelt. Die dieser Lösung ist jedoch, daß nun zwar weder in den HF-Schwingungen machen die Kollektor-Emitter-Meßkreis noch in das Schwingverhalten des Oszilla- io Strecke vom Transistor 8 niederohmig. An einer tors eingegriffen wird, dafür aber eine Verschiebung durch die Zenerdiode 14 konstant gehaltenen Spander Position des Kippverstärkerschaltpunktes in Kauf nung bedeutet dies eine Erhöhung der Basisvorspangenommen werden muß. Die Verschiebung des Kipp- nung am Verstärkertransistor 10. Um einen positiven verstärkerschaltpunktes wird durch den veränder- oder negativen Rückführeinfluß zu erzielen, ist nun liehen Widerstand am Verstärkereingang hervorge- 15 gemäß der Erfindung in Reihe zum Oszillator ein rufen, der gleichzeitig eine Veränderung des die Rei- Feldeffekt-Transistor 9 geschaltet, dessen Anodenhenschaltung durchfließenden Stromes bewirkt. Da Kathoden-Widerstand mit einer veränderlichen posinun beide Veränderungen in bezug auf die erstrebte tiven oder negativen Gleichspannung U_st verändert Verschiebung der durch den Sollwertzeiger mar- werden kann. Dadurch wird die Basisvorspannung kierten Schaltstellung einander entgegenwirken, ist 20 im Widerstand 17 zusätzlich um eine Spannung ± Δ U die erzielbare Verschiebung wesentlich geringer als geändert. Um das im Ausgang der nachfolgenden bei unverändertem Kippverstärkerschaltpunkt. Im un- Triggerstufe liegende Relais (nicht dargestellt) zu günstigsten Fall kann die Verschiebung des Kippver- schalten, muß diese Spannungsänderung Δ U wieder stärkerschaltpunktes sogar die Stromänderung korn- aufgehoben werden. Durch entsprechend stärkere pensieren, so daß die Schaltstellung unverändert 25 oder schwächere Rückkopplung, bedingt durch die bleibt. Der Eingriff in das Schaltverhalten des Kipp- Fahnenstellung im Oszillator, wird der Transistor 8 Verstärkers hat zudem den Nachteil, daß der verän- mehr oder weniger leitend, so daß Δ Ό gegen 0 geht, derliche Widerstand in den Kippverstärker eingefügt Dies ist gleichbedeutend mit der gewünschten Verwerden muß, der somit nicht mehr als selbständige Schiebung des Schaltpunktes im Oszillator.
Baueinheit hergestellt und geprüft werden kann. Diese 30 Die Zeitkonstante der Rückführung RF kann da-Nachteile hat die Erfindung vermieden, indem die durch erzielt und variiert werden, daß die Steuerspan-Rückführung weder auf den Meßkreis noch auf den nung U_sl gemäß F i g. 2 über ein /?C-Netzwerk 12 Oszillator und auch nicht auf den Kippverstärker an das Halbleiterbauelement 9 geführt wird,
wirkt, sondern das in seinem Widerstand veränder- Zu diesem Zweck wird eine der beiden Hilfsspanliche Halbleiter-Bauelement zwischen den Oszillator 35 nungen 15, 16 in Abhängigkeit vom Rückführkom- und die nachfolgende Verstärkerstufe geschaltet ist. mando, das gleichzeitig mit dem Steuerbefehl des

Als in seinem Widerstand veränderbares Halbleiter- Reglers erfolgt, über den Schalter 13 an das RC-

bauelement wird vorzugsweise ein Feldeffekt-Transi- Netzwerk 12 gelegt. Dabei sind die Hilfsspannungen

stör verwendet, der einen sehr hohen Eingangswider- vorzugsweise in ihrer Größe veränderbar, um die

stand hat. Durch Ansteuerung über ein ÄC-Netz- 40 Größe des Rückführeinflusses (Schaltpunktverschie-

werk wird die Drain-Source- bzw. Kollektor-Emitter- bung) den Bedingungen der Regelstrecke anpassen zu

Strecke des Transistors mehr oder weniger leitend können. Ferner kann aus Gründen der Symmetrie-

und verändert so den Strom der vom Oszillator zur rung eine-feste Vorspannung 20 vorgesehen werden,

nachgeschalteten Verstärkerstufe fließt. Das RC- Untersuchungen haben ergeben, daß mit dieser

Netzwerk wird in Abhängigkeit vom Rückführkom- 45 elektronischen Rückführung bei einer Steuerspannung

mando des Reglers an eine Hilfsspannung gelegt und von etwa 2 V eine für alle Fälle ausreichend große

ist so ausgeführt, daß der Widerstand des Halbleiter- Verschiebung des Ansprechpunktes erreicht wird.

Bauelements in Abhängigkeit vom Schaltbefehl des Dabei wird offensichtlich die Meßwertanzeige in kei-

Reglers im Sinne einer PD- oder PID-Rückführung ner Weise verfälscht, sondern das Instrument zeigt

positiv oder negativ beeinflußt wird. 5° unabhängig von der jeweiligen Größe der Rückfüh-

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von rung den wahren Istwert an. Außerdem greift die

zwei Ausführungsbeispielen erläutert und ist in der Rückführung nicht mehr in das Schwingverhalten des

Zeichnung dargestellt. Es zeigt Oszillators ein.

Fig. 1 das Prinzipschaltbild eines elektrischen Das Zeitverhalten der Rückführung kann durch

Reglers, bei dem die Stellung des Meßwerkzeigers 55 Variation der Art des Zusammenbaues und der Di-

mit Hilfe eines Oszillators abgetastet wird, mensionierung des ÜC-Netzwerkes 12, das vorzugs-

F i g. 2 das Prinzipschaltbild einer Ausführungs- weise hochohmig und mit großer Zeitkonstante ausform der neuen Rückführung. gelegt wird, verändert und somit der Regelstrecke an-

Die in Fig. 1 gezeigte Oszillatorschaltung ent- gepaßt werden.

spricht im wesentlichen der bei bekannten Reglern 60 An Stelle des Feldeffekt-Transistors 9 kann auch angewendeten Schaltung, die mit induktiver Zeiger- ein anderer steuerbarer Widerstand Verwendung finabtasteinrichtung arbeiten. Das von der zu regelnden den, der mit Hilfe einer beliebigen physikalischen Größe beeinflußte Meßwerk 1 ist nur schematisch Größe veränderbar ist, z. B. ein temperatur-, druckdargestellt. Am beweglichen Teil des Meßwerks ist oder lichtabhängiger Widerstand.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 einflußt läßt und statt dessen den Rückführbefehl Patentansprüche: dem Sollwertzeiger bzw. der am Sollwertzeiger ange ordneten Kontakt- oder Abgriffeinrichtung auf-

1. Elektronische Rückführung für anzeigende schaltet.

elektrische Regler mit einem Oszillator als induk- 5 Beispielsweise ist eine solche Zeigerabgriffeinrichtive Abgriffeinrichtung, bei dem die Stellung des tung bei bekannten Vorrichtungen so aufgebaut, daß Meßwerkzeigers durch eine in den Luftspalt der die beiden Oszillatorspulen, die vom Sollwertzeiger Oszillatorspulen eintauchende Metallfahne abge- getragen werden, gegenüber diesem eine Relativtastet wird und mit einer vom Ausgangssignal des bewegung ausführen, wenn ein Bimetallstreifen in Oszillators beaufschlagten Verstärkerstufe sowie io Abhängigkeit vom Schaltimpuls des Reglers beheizt einem in Abhängigkeit vom Schaltbefehl des Reg- wird.

lers in seinem Widerstand veränderbaren Halb- Bei den zuletzt genannten Ausführungsformen von

leiter-Bauelement, insbesondere nach Patent Rückführungen ist aber der notwendige Aufwand an 1254741, dadurch gekennzeichnet, elektrischen und mechanischen Bauelementen erhebdaß der Eingang der Verstärkerstufe (10) ein 15 lieh. Dabei wird die Schaltgenauigkeit des Reglers Festwiderstand (17) ist, zu dem die Reihenschal- noch deshalb nachteilig beeinflußt, weil die beweglich tung des in seinem Widerstand veränderbaren gelagerten Teile auf Grund der Herstellungstoleranzen Halbleiter-Bauelements (9) und des Oszillators oft eine gewisse Lose mit sich bringen und der Ab-(4 bis 8) in Serie geschaltet ist. nutzung unterliegen. Außerdem wird durch die ver-

2. Rückführung nach Anspruch 1, dadurch ao änderliche Raumtemperatur die Arbeitsweise des gekennzeichnet, daß als in seinem Widerstand Reglers beeinträchtigt.

veränderbares Halbleiterbauelement (9) ein Feld- Auch diese Nachteile hat man bei einem anzeigen-

effekt-Transistor verwendet ist. den elektrischen Regler mit einem Oszillator als in-

3. Rückführung nach Anspruch 1, dadurch duktive Abgriffeinrichtung dadurch vermieden, daß gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung des in 35 der Arbeitspunkt des Oszillatortransistors durch Verseinem Widerstand veränderlichen Halbleiter- änderung des Kopplungsgrades im Oszillator verBauelements (9) mit dem Oszillator (4 bis 8) und schoben wird, und zwar durch Parallelschaltung eines dem Festwiderstand (17) am Eingang der Ver- ohmschen Widerstandes zur Schwingkreisspule, welstärkerstufe (10) gemeinsam an einer stabilisierten eher in Abhängigkeit vom Rückführkommando des Spannung liegen. 30 Reglers beeinflußt wird. Hiermit kann eine Verschie-

4. Rückführung nach einem der vorhergehen- bung des Ansprechpunktes von ± 2,5 mm des Weges den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß des Fähnchens erreicht werden.

eine Hilfsspannung (IS, 16) in Abhängigkeit vom Gemäß dem Hauptpatent 1254 741, das durch die

Rückführkommando des Reglers über ein RC- französische Patentschrift 1469 052 vorveröffentlicht

Netzwerk (12) an das Halbleiterbauelement (9) 35 ist, wird dieselbe Aufgabe dadurch gelöst, daß die

gelegt ist. Arbeitspunktverschiebung des Oszillatortransistors

5. Rückführung nach Anspruch 1 oder 4, ge- durch stetige Veränderung des Kopplungsgrades im kennzeichnet durch ein hochohmiges Zeitglied ' Oszillator mit einer an sich bekannten spannung mit großer Zeitkonstante, durch das der Wider- abhängigen Kapazität erfolgt, derart, daß in Reihe stand des Halbleiter-Bauelements in Abhängig- 40 zu den beiden Oszillatorspulen oder parallel zu einer keit vom Schaltbefehl des Reglers im Sinne einer der Oszillatorspulen galvanisch getrennt oder als PD- oder PID-Rückführung positiv oder negativ veränderliche kapazitive Gegenkopplung mindestens beeinflußt wird. · eine Kapazitätsdiode geschaltet ist, die an einer veränderlichen Gleichspannung liegt.

45 Diese Lösungen haben den Vorteil, daß die Rück-

führung nicht mehr in den Meßkreis eingreift. Der

direkte Eingriff in das Schwingverhalten des Oszillators wirkt sich jedoch oft deshalb nachteilig aus, weil

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische der Oszillator im steilen Verlauf der Transistorkenn-Rückführung für anzeigende elektrische Regler, die 5°. linie betrieben wird. Geringe Toleranzen des Wider-■ mit einem Oszillator als induktive Abtasteinrichtung Standes oder der Kapazitätsdiode ergeben bei relativ ausgerüstet sind. Bei diesen Reglern erfolgt die Ab- hohem h₂₁ „-Parameter des Oszillatortransistors eine gäbe eines Schaltbefehls zur Beeinflussung der Regel- erhebliche Verschiebung des Schaltpunktes. Durch strecke in Abhängigkeit von der Stellung des Meß- diese Tatsache fällt unter Umständen der Ansprechwerkzeigers immer dann, wenn ein am Zeiger be- 55 punkt des Reglers aus dem gebündelten Feld der Abfestigtes Metallfähnchen in den Luftspalt zwischen tastspulen heraus und setzt somit den Regler außer den beiden Oszillatorspulen eintaucht, wobei diese so Betrieb.

weit entkoppelt werden, daß die Schwingungen aus- Die Erfindung bezweckt eine Weiterentwicklung

setzen. des Gegenstandes des Hauptpatents mit derselben

Zur Verbesserung der Regelgenauigkeit hat man 60 Aufgabenstellung, jedoch mit dem Ziel, eine elektroden Rückführbefehl direkt dem Meßkreis aufge- nische Rückführung zu schaffen, die weder in den schaltet. Auf diese Weise wird zwar die bei Zwei- Meßkreis noch direkt in das Schwingverhalten des punktreglern unvermeidliche Pendelamplitude ver- Oszillators eingreift.

mindert, aber man muß gleichzeitig den großen Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem

Nachteil in Kauf nehmen, daß die Anzeige des Ist- 65 anzeigenden elektrischen Regler, insbesondere nach Wertes der Regelgröße verfälscht wird. Patent 1254 741, dadurch gelöst, daß der Eingang

Man hat diesen Nachteil bereits dadurch um- der Verstärkerstufe ein Festwiderstand ist, zu dem gangen, daß man den eigentlichen Meßkreis unbe- die Reihenschaltung des in seinem Widerstand ver-