DE1210941B - Electrical step controller with at least one resistor-capacitor combination acting as a feedback circuit - Google Patents

Description

Elektrischer Schrittregler mit mindestens einer als Rückführschaltung wirkenden Widerstands-Kondensator-Kombination Elektrische Schrittregler mit aus Kondensatoren und Widerständen bestehenden Rückführschaltungen sind bekannt. So gehört z. B. ein integral wirkender Regler zum Stand der Technik, dessen Verhalten im Augenblick des Auftretens einer Störgröße durch eine einstellbare Gegenkopplung stabilisiert wird. Die damit erzielte Proportionalwirkung bringt das Stellglied in eine Lage, die in etwa einen neuen Gleichgewichtszustand herbeiführt. Die nach Beendigung der durch die Proportionalwirkung des Reglers bewirkten Stellgliedänderung noch bestehende restliche Regelabweichung wird anschließend durch die integrale Wirkung des Reglers beseitigt.Electrical step controller with at least one as feedback circuit Acting resistor-capacitor combination Electric step controller with off Feedback circuits consisting of capacitors and resistors are known. So belongs z. B. an integrally acting controller of the prior art, its behavior at the moment of the occurrence of a disturbance due to an adjustable negative feedback is stabilized. The proportional effect achieved in this way is brought about by the actuator in a position that brings about a new state of equilibrium. The after Termination of the actuator change caused by the proportional action of the controller The remaining control deviation that still exists is then represented by the integral Effect of the regulator eliminated.

Das beschriebene Prinzip wird besonders häufig angewendet bei elektrischen, schrittweise arbeitenden Reglern, die über Relaiskontakte einen elektrischen Stellmotor mit Integralverhalten bei Auftreten einer Regelabweichung ein- und ausschalten und dabei gleichzeitig den Meßwert der aus einer Widerstands-Kondensator-Kombination gewonnenen Spannung gegenkoppeln. Bei derartigen Rückführschaltungen ist es üblich, daß die Ladung und Entladezeit des Kondensators durch einstellbare Widerstände bestimmt wird. Bei der einfachsten Ausführung einer solchen Rückführschaltung liegt der Entladewiderstand ständig, d. h. auch während der Ladezeit, zu dem Kondensator parallel, wodurch der Kondensator bereits während der Ladezeit eine gewisse Entladung erfährt. Es ist leicht einzusehen, daß eine Verstellung des Entladewiderstandes hierbei in unerwünschter Weise die Ladezeit mit verändert. Eine unabhängige Einstellung der beiden Regelparameter ist daher bei dieser Schaltung nicht möglich.The principle described is particularly often used in electrical, step-by-step regulators that have an electric servomotor via relay contacts switch on and off with integral behavior when a control deviation occurs and at the same time the measured value from a resistor-capacitor combination feed back the voltage gained. In such feedback circuits, it is common to that the charge and discharge time of the capacitor is determined by adjustable resistors will. In the simplest embodiment of such a feedback circuit, the discharge resistor is located constantly, d. H. also during the charging time, to the capacitor in parallel, whereby the Capacitor already experiences a certain discharge during the charging time. It is easy to see that an adjustment of the discharge resistance is undesirable Way the loading time with changed. An independent setting of the two control parameters is therefore not possible with this circuit.

Bei einer bekanntgewordenen verbesserten Rückführschaltung benutzt man einen Umschaltkontakt, durch den in der einen Schaltlage der Kondensator über einen veränderlichen Widerstand aufgeladen wird, während in der anderen Schaltlage über einen ebenfalls einstellbaren Entladewiderstand das Potential des Kondensators abgebaut wird. Bei dieser Schaltung können zwar die Lade- und die Entladezeit unabhängig voneinander variiert werden, jedoch ist es nachteilig, daß die relativ kleinen Kondensatorströme von den veränderlichen übergangswiderständen der Relaiskontakte mit beeinfiußt werden.Used in an improved feedback circuit known to be known a changeover contact through which the capacitor is in one switching position a variable resistor is charged while in the other switching position the potential of the capacitor via an adjustable discharge resistor is dismantled. With this circuit, the charging and discharging times can be independent are varied from each other, but it is disadvantageous that the relatively small capacitor currents can be influenced by the variable contact resistance of the relay contacts.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Rückführschaltung zu schaffen, die mit einem Minimum von Kontakten auskommt und bei der die Entladezeit nicht durch veränderliche Kontaktwiderstände beeinflußt werden kann.The invention was based on the object of providing a feedback circuit create that gets by with a minimum of contacts and with which the discharge time cannot be influenced by changing contact resistances.

Bei dem Gegenstand der Erfindung wird von der bekannten Möglichkeit Gebrauch gemacht, eine Diode in einem Diagonalzweig einer Brückenschaltung vorzusehen. Zum Stand der Technik gehört eine Brückenschaltung, die zur Drehzahlregelung eines in einem Zweig liegenden Gleichstrommotors Widerstände in den übrigen Zweigen und eine Diode in der einen Brückendiagonalen aufweist, während die andere Brückendiagonale an eine Stromquelle angeschlossen ist.The subject matter of the invention is based on the known possibility Made use to provide a diode in a diagonal branch of a bridge circuit. The prior art includes a bridge circuit that controls the speed of a DC motor in one branch and resistors in the other branches has a diode in one bridge diagonal, while the other bridge diagonal is connected to a power source.

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schrittregler mit mindestens einer als Rückführschaltung wirkenden Widerstands-Kondensator-Kombination, die durch eine vom Reglermeßwerk gesteuerte und das Stellglied betätigende Schalteinrichtung ein- und ausgeschaltet wird. Gemäß der Erfindung ist der Kondensator der Rückführschaltung, der mit Hilfe eines einzigen Arbeitskontaktes der Schalteinrichtung über einen einstellbaren Widerstand aufgeladen wird, derart mit einem einstellbaren Entladewiderstand und einer Diode zusammengeschaltet, daß die beim Ladevorgang des Kondensators sperrende Diode dessen unerwünschte Entladung verhindert, während. sie beim Entladevorgang in Durchlaßrichtung betrieben wird.The invention relates to an electrical step controller with at least a resistor-capacitor combination acting as a feedback circuit, through a switching device controlled by the regulator measuring mechanism and actuating the actuator is switched on and off. According to the invention, the capacitor of the feedback circuit is with the help of a single working contact of the switching device via an adjustable Resistance is charged, so with an adjustable discharge resistance and a diode interconnected that the blocking when charging the capacitor Diode prevents its unwanted discharge while. them during the unloading process is operated in the forward direction.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles gemäß F i g. 1 bis 3 der Zeichnung erläutert.The invention is illustrated using an exemplary embodiment according to FIG. 1 to 3 of the drawing explained.

F i g. 1 stellt die Rückführschaltung, F i g. 2 die gesamte Reglerschaltung und F i g. 3 ein Kennliniendiagramm dar. Die Rückführschaltung gemäß F i g. 1 ist als Brückenschaltung ausgebildet. Die Eingangsdiagonale der Brücke ist über einen Relaiskontakt a1 (Arbeitskontakt) an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen. Zwei über der Eingangsdiagonale in Reihe liegende Zweige mit einem einstellbaren Entladewiderstand Il und einem Festwiderstand Q1 bilden einen Spannungsteiler. Die beiden -anderen Zweige sind mit einem Kondensator Ci und' mit ein -ein einstellbaren Ladewiderstand P1 aufgebaut. Der Ladewiderstand P1 kann unter Umständen wesentlich kleiner sein als der Festwiderstand Q1. In die zweite Brückendiagonale ist eine Diode D1 eingeschaltet. Parallel zu dem Kondensator C1 ist das Reglermeßwerk mit dem Widerstand RM und einem vorgeschalteten, gegen RM hochohmigen Widerstand R1 angeschlossen.F i g. 1 represents the feedback circuit, FIG. 2 the entire controller circuit and F i g. 3 shows a characteristic diagram. The feedback circuit according to FIG. 1 is designed as a bridge circuit. The entrance diagonal of the bridge is over one Relay contact a1 (normally open contact) connected to a DC voltage source. Two Branches in a row above the entrance diagonal with an adjustable discharge resistance Il and form a fixed resistor Q1 a voltage divider. the Both -other branches are adjustable with a capacitor Ci and 'with a -ein Charging resistor P1 built up. The charging resistor P1 can be significant under certain circumstances be smaller than the fixed resistance Q1. There is one in the second diagonal of the bridge Diode D1 switched on. The regulator measuring mechanism is in parallel with the capacitor C1 the resistor RM and an upstream resistor R1 with a high resistance to RM connected.

Die Rückführschaltung wird durch den Relaiskontakt a1 bei Betätigung des Stellgliedes an die Gleichspannung gelegt. Dadurch wird der Kondensator C1 über den Ladewiderstand P1 allmählich aufgeladen, und in gleicher Weise steigt der Rückführstrom durch die Widerstände R1 und RM. Die Diode D1 bleibt so lange gesperrt; bis die Kondensatorspannung die Spannung an dem Entladewiderstand 1i des Spannungsteilers übersteigt. Infolge der Dimensionierung der Brückenwiderstände und nach Maßgabe der Einschaltdauer des Kontaktes a1 bleibt die Kondensatorspannung während des Ladevorganges, aber kleiner als die Spannung an dem Entladewiderstand, so daß mit der gesperrten Diode keine bemerkenswerte Beeinflussung des Ladevorganges durch den Entladewiderstand eintritt. Sobald nun der Kondensator C1 so weit aufgeladen ist, daß der durch den Meßwerkwiderstand RM fließende Strom gegenüber dem von der Regelabweichung herrührenden Strom überwiegt, wird der Kontakt a1 geöffnet. Vön diesem Augenblick an entlädt sich der Kondensator nach einer Abklingfunktion über die Diode D1 und den einstellbaren Entladewiderstand Il. Da die Diode bei der Entladung in Durchlaßrichtung betrieben wird, ist ihr Widerstand vernachlässigbar klein gegenüber der Summe der Widerstände P1 und Q1. Die Entladezeit des Kondensators hängt daher allein von der Einstellung des Widerstandes I1 ab. Die Ladezeit des Kondensators ist infolge der Sperrwirkung der Diode nur durch die Stellung des Widerstandes P1 bestimmt und wird in keiner Weise durch die Einstellung des Entladewiderstandes 1i verfälscht.The feedback circuit is activated by the relay contact a1 of the actuator is applied to the DC voltage. This puts the capacitor C1 over the charging resistor P1 is gradually charged, and the feedback current increases in the same way through resistors R1 and RM. The diode D1 remains blocked for so long; until the Capacitor voltage is the voltage across the discharge resistor 1i of the voltage divider exceeds. As a result of the dimensioning of the bridge resistances and according to the requirements the switch-on duration of contact a1 remains the capacitor voltage during the charging process, but smaller than the voltage at the discharge resistor, so that with the blocked Diode does not have any noticeable influence on the charging process due to the discharge resistance entry. As soon as the capacitor C1 is charged so far that the through the Measuring mechanism resistance RM flowing current compared to that resulting from the system deviation Current predominates, contact a1 is opened. Discharges from this moment on after a decay function via the diode D1 and the adjustable Discharge resistance Il. Since the diode operated in the forward direction during discharge its resistance is negligibly small compared to the sum of the resistances P1 and Q1. The discharge time of the capacitor therefore depends solely on the setting of the resistor I1. The charging time of the capacitor is due to the blocking effect the diode is only determined by the position of the resistor P1 and is not in any Way falsified by setting the discharge resistance 1i.

F i g. 2 zeigt das Schaltbild eines Reglers, dem der Meßwert bzw. die Regelabweichung über die Klemmen K1 und K2 zugeführt wird. Das Reglermeßwerk ist mit M bezeichnet. Es trägt einen Zeiger Z, der über eine Metallfahne F zwei Hochfrequenzoszillatoren H1 und H2 aussteuert. rüber die Verstärker V1 und V2 werden die Relais A und B für die beiden Drehrichtungen des Stellgliedes betätigt. Während die Kontakte a2 und- b2 auf das Stellglied einwirken, dienen die Kontakte a1 und bi in Reihe mit zwei Spannungsquellen Si, S2 zur Einschaltung von zwei Rückführschaltungen, wie sie an Hand von F i g. 1 eingehend beschrieben sind. In der dem Relais A zugeordneten Rückführschaltung sind die Schaltelemente mit dem Index 1 versehen, während die Teile der dem Relais B zugehörigen Rückführschaltung den Index 2 tragen. Die Klemmen K3 und K4 liegen an dem Mittelanschluß der in Reihe geschalteten Spannungsquellen S1 und S2. Die Spannungsquellen S1 und S2 sind in den Rückführschaltungen so gepolt, daß der Rückführstrom dem Strom der Regelabweichung entgegenfließt, wenn das zugehörige Relais A bzw. B anspricht: Wenn die Klemme K3 an einer positiven Gleichspannung liegt und die Regelabweichung so gepolt ist, daß die Klemme K1 gegenüber der Klemme K2 positiv- ist, schlägt der Meßwerkzeiger im Uhrzeigersinn aus und betätigt. das` Relais A.In diesem Fall wird die im unteren Teil von F i g. 2 dargestellte Rückführschaltung wirksam. Bei einer Umpolung der Regelabweichung wird das Relais B- betätigt, das über den Kontakt bi den Kondensator C2 auflädt.F i g. 2 shows the circuit diagram of a controller to which the measured value or the control deviation is fed via terminals K1 and K2. The regulator measuring mechanism is marked M. It carries a pointer Z, which controls two high-frequency oscillators H1 and H2 via a metal flag F. The relays A and B for the two directions of rotation of the actuator are actuated via the amplifiers V1 and V2. While the contacts a2 and b2 act on the actuator, the contacts a1 and bi in series with two voltage sources Si, S2 are used to switch on two feedback circuits, as shown in FIG. 1 are described in detail. In the feedback circuit associated with relay A, the switching elements are provided with index 1, while the parts of the feedback circuit associated with relay B have index 2. The terminals K3 and K4 are connected to the center connection of the series-connected voltage sources S1 and S2. The voltage sources S1 and S2 are polarized in the feedback circuits in such a way that the feedback current flows counter to the current of the control deviation when the associated relay A or B responds: If terminal K3 is connected to a positive DC voltage and the control deviation is polarized in such a way that the terminal K1 is positive compared to terminal K2, the measuring tool deflects clockwise and actuated. the `relay A. In this case, the in the lower part of F i g. 2 shown feedback circuit is effective. If the polarity is reversed, relay B- is activated, which charges capacitor C2 via contact bi.

Beim Auftreten einer Regelabweichung von bestimmter Polung genügt im allgemeinen nicht eine einmalige Schaltung des zugehörigen Relais. Beim ersten Schaltspiel bleibt das Relais so lange angezogen, bis durch den Einfluß des Gegenkopplungsstromes das Reglermeßwerk in die Mittelstellung zurückfällt. Durch die mit der Öffnung ._der Relaiskonfäkte verbundene_tntlädüng des Rückführkondensators geht der Rückführstrom so lange zurück, bis der von der Regelabweichung herrührende Strom das Meßwerk erneut eingeschaltet hat.If a deviation from a certain polarity occurs, it is sufficient generally not a single switching of the associated relay. The first Switching cycle, the relay remains energized until it is influenced by the negative feedback current the regulator measuring mechanism falls back into the middle position. Through the opening ._der Relay confection connected_tntlädüng of the feedback capacitor, the feedback current goes back until the current resulting from the system deviation triggers the measuring mechanism again has switched on.

Dieser Vorgang wiederholt sich entsprechend dem Diagramm nach F i g. 3 so lange, bis die Regelabweichung verschwunden ist. Im oberen Teil der F i g. 3 ist über der Zeit t die Stellgliedlage Y aufgetragen. Im unteren Teil sind die Schaltzeiten der Relais angegeben. Während die Verstellung des Stellgliedes in den Schaltpausen des Relais ruht, erfährt es bei eingeschaltetem Relais Verstellschritte, deren Höhe beispielsweise von der Drehzahl des verwendeten Stellmotors abhängig ist. Die Länge des ersten Stehimpulses nach sprungweiser Veränderung der Störgröße ist abhängig von der Regelabweichung und der Einstellung des Widerstandes P. Durch die überlagerung der einzelnen Stellschritte und Stellpausen erhält man eine mittlere Steilheit der Kennlinie, die um so geringer ist, je kleiner das Verhältnis zwischen Relaiserregungs- und Relaisentregungszeiten ist.This process is repeated according to the diagram in FIG. 3 until the control deviation has disappeared. In the upper part of FIG. 3, the actuator position Y is plotted over time t. The switching times of the relays are given in the lower part. While the adjustment of the actuator rests in the switching pauses of the relay, it experiences adjustment steps when the relay is switched on, the amount of which depends, for example, on the speed of the servomotor used. The length of the first standing impulse after a sudden change in the disturbance variable depends on the control deviation and the setting of the resistance P. By superimposing the individual setting steps and pauses, one obtains an average steepness of the characteristic curve, which is lower, the smaller the ratio between relay excitation - and relay de-energization times.

Da die Dauer der folgenden Stehimpulse nach Beendigung des ersten Schrittes und die Impulspausen von der Einstellung der Widerstände I1 und 12 bestimmt werden, besteht die Möglichkeit, das Verhalten des Reglers den praktischen Erfordernissen optimal anzupassen. Sobald nun die Regelabweichung infolge -der eingetretenen Änderungen am Stellglied langsam zurückgeht, wird auch die mittlere Verstellgeschwindigkeit des Stellgliedes geringer, weil die Impulspausen wesentlich länger werden. Diese Verlängerung der Impulspausen wird dadurch verursacht, daß bei kleiner werdender Regelabweichung der Rückführkondensator auf einen kleineren Wert entladen werden muß, bevor der Einfluß der Regelabweichung erneut soweit überwiegt, daß das Meßwerk ansprechen kann. Das Stellglied wird also allmählich derjenigen Position genähert, in welcher die Regelabweichung zu Null wird.Since the duration of the following standing pulses after completion of the first step and the pulse pauses are determined by the setting of the resistors I1 and 12, it is possible to optimally adapt the behavior of the controller to the practical requirements. As soon as the control deviation as a result - of changes occurring on the actuator goes back slowly, and the mean displacement speed of the actuator is low because the pulse intervals are significantly longer. This lengthening of the pulse pauses is caused by the fact that when the control deviation becomes smaller, the feedback capacitor must be discharged to a smaller value before the influence of the control deviation again outweighs so much that the measuring mechanism can respond. The actuator is gradually approached to that position in which the control deviation becomes zero.

Claims (3)

Patentansprüche: 1. Elektrischer Schrittregler mit mindestens einer als Rückführschaltung wirkenden Widerstands-Kondensator-Kombination, die durch eine vom Reglermeßwerk gesteuerte und das Stellglied betätigende Schalteinrichtung ein- und ausgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (Cl, C.) der Rückführschaltung, der mit Hilfe eines einzigen Arbeitskontaktes (a1, bi) der Schalteinrichtung über einen einstellbaren Widerstand (Pi, P2) aufgeladen wird, derart mit einem einstellbaren Entladewiderstand (1i, I2) und einer Diode (Dl, D2) zusammengeschaltet ist, daß die beim Ladevorgang des Kondensators sperrende Diode dessen unerwünschte Entladung verhindert, während sie beim Entladevorgang in Durchlaßrichtung betrieben wird. Claims: 1. Electrical step controller with at least one resistor-capacitor combination acting as a feedback circuit, which is switched on and off by a switching device controlled by the regulator measuring mechanism and actuating the actuator, characterized in that the capacitor (Cl, C.) of the feedback circuit, which is charged with the help of a single working contact (a1, bi) of the switching device via an adjustable resistor (Pi, P2), so connected to an adjustable discharge resistor (1i, I2) and a diode (Dl, D2) that the charging process The blocking diode of the capacitor prevents its undesired discharge while it is operated in the forward direction during the discharge process. 2. Elektrischer Schrittregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführschaltung die Spule (M) des Reglermeßwerkes über einen Vorwiderstand (R1, R2) speist, der wesentlich größer als der Widerstand (Rm) des Reglermeßwerkes ist. 2. Electrical step controller according to claim 1, characterized in that the feedback circuit is the coil (M) of the regulator measuring mechanism feeds via a series resistor (R1, R2) which is much larger than the resistor (Rm) of the regulator measuring mechanism. 3. Elektrischer Schrittregler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reglermeßwerk zwei getrennte Relais (A und B) für beide Verstellrichtungen des Stellgliedes betätigt und daß die Relais besondere Arbeitskontakte (a1, b1) zur Betätigung zweier gleichartig aufgebauter Rückführschaltungen besitzen. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 712 625.3. Electrical step controller according to claim 1 and 2, characterized in that the regulator measuring mechanism actuates two separate relays (A and B) for both directions of adjustment of the actuator and that the relays have special working contacts (a1, b1) for actuating two similarly structured feedback circuits. References considered: U.S. Patent No. 2,712,625.