DE1075195B - Input amplifier for amplification of measured values or system deviation in control loops - Google Patents
Input amplifier for amplification of measured values or system deviation in control loopsInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Bei selbsttätigen Regelungen liegt häufig die Aufgabe vor, den von einem Meßfühler gelieferten Istwert der Regelung oder auch die mit Hilfe des Istwertes und des Sollwertes gebildete Regelabweichung zu verstärken bzw. so zu beeinflussen, daß diese Werte für die Regelung günstige Eigenschaften aufweisen. Die hierzu erforderlichen Verstärker müssen bestimmten Anforderungen genügen, damit die gestellte Regelaufgabe befriedigend gelöst werden kann. Oft kommt es darauf an, eine hohe Regelgenauigkeit zu erzielen. Dies bedingt, daß die genannten Verstärker sehr empfindlich sind. Im allgemeinen achtet man darauf, daß die Empfindlichkeit mindestens eine Zehnerpotenz größer ist als die verlangte Genauigkeit.In the case of automatic controls, the task is often the actual value supplied by a measuring sensor the control or to amplify the control deviation formed with the aid of the actual value and the setpoint or to influence them in such a way that these values have favorable properties for the control. the The amplifiers required for this must meet certain requirements so that the set control task can be performed can be solved satisfactorily. It is often important to achieve a high level of control accuracy. This means that the amplifiers mentioned are very sensitive. Generally one takes care that the sensitivity is at least a power of ten greater than the required accuracy.
Durch die Erfindung wird ein einfacher und vorteilhafter Weg zur Erzielung einer hohen Genauigkeit bei Regeleinrichtungen angegeben, die durch eine neue und besonders empfindliche Eingangsstufe für Verstärker in Regelkreisen ermöglicht wird. Der Eingangsverstärker nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß seine Arbeitskreisimpedanz zumindest teilweise die frequenzbestimmende und/oder Rückkopplungsimpedanz eines Transistorgenerators darstellt. Wird der Verstärker durch die Eingangsgröße ausgesteuert, so ändert sich seine Impedanz und damit die Frequenz bzw. der Amplitude der vom Transistor erzeugten Schwingungen. Diese Frequenz- bzw. Amplitudenänderung wird nun ausgenutzt, um aus dem Eingangssignal ein verstärktes Ausgangssignal zu erhalten. The invention provides a simple and advantageous way of achieving high accuracy Control devices specified by a new and particularly sensitive input stage for amplifiers is made possible in control loops. The input amplifier according to the invention is characterized in that its working circuit impedance is at least partially the frequency-determining and / or feedback impedance of a transistor generator. Will the amplifier by the input variable modulated, its impedance changes and thus the frequency or amplitude of the transistor changes generated vibrations. This frequency or amplitude change is now used to get from the Input signal to receive an amplified output signal.
Vorteilhaft ist für die Zwecke der Erfindung ein Magnetverstärker geeignet, wie im folgenden noch näher erläutert. Es ist jedoch auch möglich, statt des Magnetverstärkers einen dielektrischen Verstärker, Transistorverstärker oder Verstärker beliebiger anderer Bauform einzusetzen, dessen Ausgangsimpedanz durch ein Eingangssignal gesteuert werden kann. In allen Fällen tritt die gleiche, oben beschriebene Wirkung ein.A magnetic amplifier is advantageously suitable for the purposes of the invention, as will be described below explained in more detail. However, it is also possible to use a dielectric amplifier instead of the magnetic amplifier, Use transistor amplifier or amplifier of any other design, its output impedance can be controlled by an input signal. In all cases the same effect as described above occurs a.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist im folgenden auf die Zeichnung Bezug genommen, die einige mögliche Ausführungsbeispiele in schematischer Darstellung zeigt.For a more detailed explanation of the invention, reference is made below to the drawings, some shows possible embodiments in a schematic representation.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist ein mit 1 bezeichneter dielektrischer Verstärker verwendet. Er
hat zwei Eingangsklemmen 2, 3y an denen die zu verstärkende
Spannung zugeführt wird. Zur Speisung des Arbeitsstromkreises des dielektrischen Verstärkers
dient ein Transistorgenerator 4, der aus einem Transistor 5 und den zugehörigen Kapazitäten bzw. Induktivitäten
6 bis 9 und den zum Betrieb des Transistors erforderlichen Stromquellen 10 und 11 besteht. Der
Transistorgenerator 4 kann eine an sich beliebige Schaltung haben und mit einem an sich beliebigen
Eingangsverstärker zur Meßwertoder Regelab weichungs verstärkung
in RegelkreisenIn the embodiment according to FIG. 1, a dielectric amplifier denoted by 1 is used. It has two input terminals 2, 3y to which the voltage to be amplified is fed. A transistor generator 4, which consists of a transistor 5 and the associated capacitances or inductances 6 to 9 and the current sources 10 and 11 required for operating the transistor, is used to feed the working circuit of the dielectric amplifier. The transistor generator 4 can have any circuit and any input amplifier to amplify the measured value or control deviation
in control loops
Anmelder:Applicant:
Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke
Aktiengesellschaft,Corporation,
Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Dr.-Ing. Georg Sichling, Erlangen,
ist als Erfinder genannt wordenDr.-Ing. Georg Sichling, Erlangen,
has been named as the inventor
Transistor, z. B. auch einem Flächentransistor, arbeiten. Es ist für das Wesen der Erfindung auch gleichgültig, ob der Transistorgenerator seine Schwingungen als Sinusschwingungen oder als Kippschwingungen erzeugt, d. h. ob er als LC- oder als i?C-Generator arbeitet. An Stelle des dargestellten dielektrischen Verstärkers 1 kann ebenfalls eine an sich beliebige bekannte Ausführungsform verwendet werden. Zur gleichstrommäßigen Abtrennung des Eingangskreises vom Ausgangskreis des dielektrischen Verstärkers dient ein Kondensator 12. Den Ausgang des Verstärkers bilden die Klemmen 13 und 14, zwischen denen die Eingangsimpedanz. 15 eines nicht weiter ausgeführten Verstärkers angedeutet ist.Transistor, e.g. B. also a junction transistor work. For the essence of the invention, it is also irrelevant whether the transistor generator generates its oscillations as sinusoidal oscillations or as ripple oscillations, that is to say whether it works as an LC generator or as an IC generator. Instead of the illustrated dielectric amplifier 1, any known embodiment can also be used. A capacitor 12 is used to separate the input circuit from the output circuit of the dielectric amplifier in terms of direct current. The output of the amplifier is formed by terminals 13 and 14, between which the input impedance. 15 of an amplifier, which is not described further, is indicated.
Die durch die Erfindung ermöglichten Vorteile offenbaren sich in besonderer Weise in Verbindung mit Eingangsstufen auf Magnetverstärkergrundlage. Sollen Magnetverstärker in Regelkreisen verwendet werden, so ergibt sich in manchen Fällen, daß die zur Aussteuerung der Verstärker zur Verfügung stehenden Steuerleistungen zu gering sind. Man kann zwar durch Erhöhung der Windungszahl einer Steuerwicklung die Amperewindungen an sich beliebig vergrößern. Jedoch ergeben sich praktisch Grenzen, die durch Größe und Preis des Magnetverstärkers be-The advantages made possible by the invention are revealed in a special way in connection with input stages based on magnetic amplifiers. Should magnetic amplifiers be used in control loops in some cases it is found that the amplifiers are available for modulating the amplifiers Tax benefits are too low. You can by increasing the number of turns of a control winding increase the ampere turns as desired. However, there are practical limits that due to the size and price of the magnetic amplifier
So dingt sind. Wesentlich in vielen Fällen ist aber ein anderer Nachteil, daß sich nämlich große Amperewindungszahlen und eine kleine Zeitkonstante des Magnetverstärkers gegensinnig ausschließen. Wird bei einer kleinen zur Verfügung stehenden SteuerleistungThat’s how things are. Another disadvantage is essential in many cases, namely that there are large numbers of ampere-turns and exclude a small time constant of the magnetic amplifier in opposite directions. Is at a small available tax output
909· 729/330909 729/330
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gleichzeitig eine kleine Zeitkonstante gefordert, so ist darstellenden Widerstandes 15 und im zweiten Falle man gezwungen, insbesondere in Regelschaltungen, eine Parallelspeisung vorliegt. Der Magnetverstärker besondere Mittel anzuwenden, um die genannten Nach- in Fig. 2 wirkt als steuerbarer Nebenschluß zur Einteile zu beseitigen. Dies gelingt in einfacher und vor- gangsimpedanz 15, während der dielektrische Verstärteilhafter Weise mit Hilfe "der durch die Erfindung 5 ker 1 in Fig. 1 als steuerbarer Serienwiderstand wirkt, angegebenen Mittel, indem also der Magnetverstärker so daß dadurch jeweils bestimmte Aussteuerungsverdurch einen Transistorgenerator gespeist wird. hältnisse vorliegen. Es sind statt dessen auch Schaltun-at the same time a small time constant is required, then the representative resistor is 15 and in the second case you are forced, especially in control circuits, to have a parallel feed. The magnetic amplifier to apply special means to the mentioned after- in Fig. 2 acts as a controllable shunt for one part to eliminate. This succeeds in a simple and process impedance 15, while the dielectric amplifier-like Way with the help of "which by the invention 5 ker 1 in Fig. 1 acts as a controllable series resistor, specified means, so by the magnetic amplifier so that thereby each specific Aussteuerungsverdurch a transistor generator is fed. conditions exist. Instead, there are also circuit
Eine besonders kleine Zeitkonstante läßt sich er- gen mit den umgekehrten Verhältnissen möglich. Das
reichen, wenn für den Trärisistorgenerator übernetz- Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 nimmt eine Sonderfrequente
Schwingungen, .läerwendet werden, insbe- io stellung ein, da der Magnetverstärker 21 gleichzeitig
sondere Mittelf requenz-oder-Hochfrequenzschwingun- als Rückkopplungselement des Transistorgenerators 5
gen. Die Speisung von- Magrietverstärkern mit höheren dient. Die Schaltung kann deshalb als Transistor-Frequenzen,
insbesondere Mittelfrequenzen in der generator aufgefaßt werden, dessen Rückkopplung mit
Größenordnung 500 Hz, ist- an sich bekannt. Zur Er- Hilfe eines - Magnetverstärkers gesteuert wird,
zeugung dieser Frequenzen hat man bisher Dynamo- 15 Wie oben bereits erwähnt, wird man bei Eingangsmaschinen oder Frequenzvervielfacher verwendet. Die verstärkern auf Magnetverstärkergrundlage bestrebt
Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß derartige sein, im Interesse großer Ansprechgeschwindigkeiten
Maschinen einen unwirtschaftlichen Aufwand dar- bzw. kleiner Zeitkonstanten bei Regelungen als
stellen und daß an ihrer Stelle Transistorgeneratoren Schwingfrequenz des Transistorgenerators hohe Freerheblich
größere Vorteile bieten. Als Magnetverstär- 20 quenzen zu verwenden. Zu berücksichtigen ist jedoch
ker kommen für die Zwecke der Erfindung solche mit auch, allgemein gesehen, bei der Wahl der Frequenz
geringer Steuerleistung in Frage, insbesondere mit die Art des nachgeschalteten Verstärkers. Dieser kann
auf keramischen Trägerkörpern aufgewickelten Ring- sowohl ein Verstärker sein, der auf Betragsänderunbandkernen
und außerdem mit Schichtkernen mit ma- gen anspricht, wie der vorgenannte Magnetverstärker,
gnetischem Engpaß aus zum übrigen Kernteil unter- 25 als auch ein Verstärker, der auf Frequenzänderungen
schiedlichem Werkstoff, wie sie an anderen Stellen anspricht. Entsprechend kann auch der Transistorbereits
vorgeschlagen worden sind. Darüber hinaus generator so ausgebildet sein, daß in seinem Ausgang
ergibt sich durch die Erfindung im Gegensatz zu den eine Betrags-■ oder eine Frequenzänderung vorliegt,
bekannten Maschinen und Frequenzvervielf achern zur Im letzten Falle, wenn also ein Transistorgenerator
Erzeugung der höheren Frequenzen der Vorteil, daß 30 mit Frequenzabbildung der Steuergröße vorliegt, kann
mit Transistorgeneratoren erheblich höhere Frequen- aber auch eine amplitudengesteuerte nachfolgende Verzen
als in der Größenordnung von 500 Hz hergestellt stärkerstufe verwendet werden, wenn zwischen beiden
werden können. Es werden dadurch noch wesentlich ein Frequenzdemodulator, insbesondere ein Verhältnisbessere
Bedingungen in bezug auf die Steuerleistung gleichrichter, der auch als Diskriminator aus der
zur Zeitkonstante ermöglicht. In bezug auf den Ein- 35 Hochfrequenztechnik bekannt ist, vorgesehen wird,
gangsverstärker ergibt sich durch die Wahl einer Ein Diskriminator bietet außerdem den Vorteil, daß
höheren Frequenz noch der Vorteil, daß die räum- bei seiner Anwendung in Regelkreisen eine besondere
liehen Abmessungen bedeutend verringert werden Spannungsquelle zur Erzeugung des Regelsollwertes
können. nicht erforderlich ist.A particularly small time constant can be achieved with the opposite conditions. This is sufficient if a special frequency oscillations are used for the transistor generator, especially since the magnetic amplifier 21 simultaneously acts as a feedback element of the transistor generator 5 as a feedback element Feeding of Magriet amplifiers with higher serves. The circuit can therefore be viewed as transistor frequencies, in particular medium frequencies in the generator, the feedback of which is of the order of 500 Hz is known per se. To help a - magnetic amplifier is controlled,
Up to now, these frequencies have been generated by dynamo 15 As already mentioned above, one is used for input machines or frequency multipliers. The amplifiers based on magnetic amplifiers is based on the invention is based on the knowledge that such, in the interest of high response speeds machines represent an uneconomical effort or smaller time constants than represent and that in their place transistor generators oscillation frequency of the transistor generator high Freematerial offer greater advantages. To be used as magnetic amplifiers. However, for the purposes of the invention, consideration must also be given to those with, generally speaking, also possible when selecting the frequency of low control power, in particular with the type of amplifier connected downstream. This ring wound on ceramic support bodies can be both an amplifier that responds to changes in the amount of band cores and also with layered cores with stomach, like the aforementioned magnetic amplifier, magnetic bottleneck from the rest of the core part, as well as an amplifier that reacts to changes in frequency of different material as she addresses in other places. Correspondingly, the transistor may also have already been proposed. In addition, the generator can be designed in such a way that in its output, in contrast to an amount change or a frequency change, known machines and frequency multipliers result from the invention. that 30 is present with frequency mapping of the control variable, transistor generators can be used to produce considerably higher frequencies, but also an amplitude-controlled subsequent Verzen than in the order of 500 Hz, if between the two can be used. As a result, a frequency demodulator, in particular a relatively better conditions with regard to the control power, rectifier, which also acts as a discriminator from the time constant, becomes possible. With regard to the one-way high-frequency technology is known, it is provided, the output amplifier results from the choice of a A discriminator also offers the advantage that higher frequency still has the advantage that the spatial dimensions when used in control loops are significantly reduced voltage source for generating the control setpoint can be used. is not required.
Zwei Ausführungsbeispiele, die sich auf die Anwen- 40 Die Verwendung von Hochfrequenz als Schwingdung von Magnetverstärkern in Verbindung mit Tran- frequenz des Transistorgenerators ergibt neben der sistorgeneratoren beziehen, sind in den Fig. 2 und 3 hohen Empfindlichkeit noch den weiteren Vorteil, daß schematisch dargestellt. '".;■ zwischen dem Eingangsverstärker und der nach-Two exemplary embodiments, which relate to the application 40 The use of high frequency as vibration of magnetic amplifiers in connection with the tran- frequency of the transistor generator results in addition to the Refer to sistorgeneratoren, are in Figs. 2 and 3 high sensitivity yet another advantage that shown schematically. '".; ■ between the input amplifier and the downstream
Fig. 2 zeigt ein ähnliches Schaltbild wie Fig. 1. An folgenden Verstärkerstufe eine drahtlose Steuerver-Stelle des dort vorhandenen dielektrischen Verstär- 45 bindung hergestellt werden kann. Dies kann vor kers 1 ist hier ein Magnetverstärker 21 vorgesehen. allem in Regelkreisschaltungen Vorteile bieten. Es Für die einander entsprechenden Einzelteile sind die wird also der Meßwertfühler einer Regeleinrichtung gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 gewählt. Der an einem Vorverstärker nach der Erfindung ange-Magnetverstärker 21 ist in sogenannter Ventildrossel- schlossen. Dieser wird mit Hochfrequenz betrieben oder innerer Selbstsättigungsschaltung ausgeführt, 50 und mit einer Sendeantenne versehen. Die nachwas jedoch nur als Beispiel anzusehen ist. Er hat zwei folgende Verstärkerstufe wird räumlich getrennt an-Steuerwicklungen 22, 23, die an den Eingangsklem- geordnet, mit einer Empfangsantenne versehen und men 2 und 3 liegen, außerdem zwei Arbeitswicklungen betreibt einen nachfolgenden Hauptverstärker, der das 24 und 25, die mit je einem Ventil 26 bzw. 27 ent- Stellglied der Regelung beeinflußt. Ein Ausführungsgegengesetzter Durchlaßrichtung in Reihe geschaltet 55 beispiel, das sich auf die Regelung eines Leonardsind. Auch hinsichtlich der Schaltung, des Aufbaues satzes bezieht, ist in Fig. 4 dargestellt. Der Leonard- und der Art des verwendeten Transistorgenerators satz hat einen Generator 41, der von einem Drehgilt, daß die Figur nur ein mögliches Ausführungs- strommotor 42 angetrieben wird, und einen Motor 43. beispiel wiedergibt. Es ist eine Regelung in Abhängigkeit vom Strom desFIG. 2 shows a circuit diagram similar to FIG. 1. At the following amplifier stage, a wireless control station the existing dielectric reinforcement 45 bond can be established. This can be done before kers 1, a magnetic amplifier 21 is provided here. offer advantages especially in control loop circuits. It For the individual parts corresponding to one another, they are therefore the measuring sensor of a control device the same reference numerals as in FIG. 1 are selected. The magnetic amplifier attached to a preamplifier according to the invention 21 is closed in a so-called valve throttle. This is operated with high frequency or internal self-saturation circuit carried out, 50 and provided with a transmitting antenna. The nachwas but is only to be regarded as an example. It has two following amplifier stages that are spatially separated from control windings 22, 23, which are arranged at the input terminals, are provided with a receiving antenna and men 2 and 3 are located, and two working windings operate a subsequent main amplifier, which is the 24 and 25, each with a valve 26 and 27, respectively, influences the control element. An opposite of execution Forward direction connected in series 55 for example, which are based on the regulation of a Leonard. Also with regard to the circuit, the construction set relates, is shown in FIG. The Leonard and the type of transistor generator set used has a generator 41, which applies from a rotary, that the figure only one possible execution current motor 42 is driven, and one motor 43. example reproduces. It is a regulation depending on the current of the
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die 60 Generators vorgesehen. Der Strom stellt die soge-Fig. 3 shows an embodiment in which the 60 generator is provided. The electricity provides the so-called
Impedanz der Arbeitswicklungen 24, 25 eines Magnet- nannte Regelgröße dar und wird durch einen ShuntThe impedance of the working windings 24, 25 of a magnet is called a controlled variable and is controlled by a shunt
Verstärkers 21 gleichzeitig zur Rückkopplung eines 44, der den Meßfühler, der Regelung bildet, abgefühlt.Amplifier 21 at the same time for the feedback of a 44, which forms the sensor, the control is sensed.
Transistorgenerators 4 verwendet ist. Alle Einzelteile An ihn schließt sich eine Einrichtung 45 an, die ausTransistor generator 4 is used. All individual parts A device 45 connects to it, which excludes
ergeben sich an Hand ihrer Bezugszeichen aus Fig. 2 einem Eingangsverstärker nach der Erfindung bestehtresult from their reference numerals from FIG. 2, there is an input amplifier according to the invention
bzw. 1. Der Magnetverstärkerarbeitskreis liegt 65 und beispielsweise der Einrichtung nach Fig. 2 mitor 1. The magnetic amplifier working circuit is 65 and, for example, the device according to FIG
zwischen Emitter und Kollektor des Transistors 5. den Eingangsklemmen 2 und 3 entsprechen kann. Esbetween the emitter and collector of the transistor 5. the input terminals 2 and 3 can correspond. It
Die Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 und 2 unter- folgt gegebenenfalls unter Vorschaltung eines Vorscheiden sich außer den vorbeschriebenen Uhterschie- Verstärkers eine Antenne 46, die die erzeugten Hochden wesentlich noch dadurch, daß im ersten Falle eine frequenzschwingungen ausstrahlt. Die Hochfrequenz-Serienspeisung des die nachfolgende Verstärkerstufe 70 schwingungen können sowohl ihrem Betrag als auchThe exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2 follow below, if necessary with an upstream separation In addition to the Uhterschie amplifier described above, there is an antenna 46 which the generated Hochden essentially because in the first case a frequency oscillates. The high-frequency series feed of the subsequent amplifier stage 70 vibrations can both their magnitude and
ihrer Frequenz nach die Regelgröße wiedergeben. Wird, wie oben bereits erwähnt, eine Frequenzabbildung verwendet, so kann der Empfänger 48, der mit einer Empfangsantenne 47 ausgerüstet ist, vorteilhaft aus einem Diskriminator bestehen oder einen solchen enthalten. Eine besondere Stromquelle zur Erzeugung des Sollwertes der Regelung wird dadurch gespart. An den Empfänger 48 schließt sich ein Verstärker 49 an, der mit Hilfe einer Erregerwicklung 50 auf die Erregung des Generators 41 einwirkt. Dieser wird somit entsprechend der Abweichung des Stromes im Leonardsatz geregelt. Die beschriebene Schaltung stellt nur ein schematisches Ausführungsbeispiel dar, das in mannigfacher Weise abgewandelt werden kann. Dies wird sich nach den jeweils vorliegenden Aufgaben und Bedingungen richten.reproduce the controlled variable according to their frequency. As already mentioned above, it becomes a frequency mapping is used, the receiver 48, which is equipped with a receiving antenna 47, can be advantageous consist of or contain a discriminator. A special power source for This saves generation of the setpoint of the regulation. To the receiver 48 includes Amplifier 49, which acts on the excitation of the generator 41 with the aid of an excitation winding 50. This is thus regulated according to the deviation of the current in the Leonard rate. The described The circuit is only a schematic exemplary embodiment that has been modified in many ways can be. This will depend on the respective tasks and conditions.
Claims (6)
ETZ-A, 1953, S. 215;
Z. VDI, Bd. 95, 1953, S. 338;
Electronics, August 1953, S. 137 bis 140.Considered publications:
ETZ-A, 1953, p. 215;
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Electronics, August 1953, pp. 137-140.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1224369B (en) * | 1963-07-10 | 1966-09-08 | Ceskoslovenska Akademie Ved | Amplifier with a non-linear dielectric element |
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- DE DENDAT1075195D patent/DE1075195B/en active Pending
Non-Patent Citations (1)
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None * |
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DE1224369B (en) * | 1963-07-10 | 1966-09-08 | Ceskoslovenska Akademie Ved | Amplifier with a non-linear dielectric element |
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