DE1588722A1 - Automatische Regeleinrichtung - Google Patents
Automatische RegeleinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum automatischen Regeln einer Prozeßgröße.
Durch Vergleichen des gemessenen Wertes der Prozeßgröße, d.h. der geregelten Größe, mit einem eingestellten wert kann
die erfindungsgemäße Einrichtung eine Diiferenzspannung erzeugen,
die ein Haß für die gemessene Abv/eichung zwischen dem
gemessenen </ert und dem eingestellten wert ist; aus dieser
Differenzspannung wird mit Hilfe mindestens eines Punktionsverstärkers,
der mit einer Rückkopplungs- und Integrationswirkung arbeitet, ein Ausgangssignal abgeleitet, das geeignet ist,
direkt oder indirekt, z.B. mittels einer Kaakadensteuerung, eine korrigierende Größe des Prozesses einzustellen, um die erwähnte
Regelung der zu regelnden Größe dadurch zu bewirken, daß die erwähnte Abweichung verkleinert wird. Herrn die gemessene
Abweichung nicht als elektrisches Signal, sondern z.Jj. als ein pneumatisches Signal zur Verfügung steht, ist es möglich,
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mit Hilfe bekannter Mittel das pneumatische Signal in ein elektrisches
Signal zu verwandeln.
Das Ausgangssignal wird gewöhnlich in J?orm eines elektrischen
Signals zur Verfugung stehen. Dieses Signal kann erforderlichenfalls nach einer Verstärkung benutzt werden, um
die korrigierende Größe einzustellen, z.B. um eine Vorrichtung zu verstellen, bei der es sich z.B. um ein in eine Leitung eingeschaltetes
Ventil handelt. Gegebenfalls kann das elektrische Signal mit Hilfe bekannter Mittel in ein pneumatisches Signal
verwandelt werden. Das Ausgangssignal kann auch dazu dienen, den eingestellten Wert eines nachgeschalteten Reglers einzustellen
(Kaskadenregelung).
Der wichtige Teil von elektronischen xieglern der vorstehend genannten Art wird durch einen mit Rückkopplung arbeitenden
Punktionsverstärker gebildet. Bei einem solchen Verstärker wird das Verhältnis zwischen der Ausgangsspannung und der Eingangsspannung
durch das Verhältnis zwischen dem Widerstand des Rückkopplungselements und dem Widerstand einer Eingangsleitung
bestimmt.
Die Integrationswirkung des Verstärkers und damit auch des Reglers wird dadurch erzielt, daß man dafür sorgt, daß das
Ausgangssignal des Verstärkers über einen Kondensator zu seinem Eingang zurtlckgeleitet wird} dieser Kondensator wird relativ
langsam über einen geeigneten Eingangswiderstand aufgeladen oder entladen. Die Ladung des Kondensators bestimmt die Ausgangsspannung
des Verstärkers j wenn der Kondensator relativ langsam aufgeladen oder entladen wird, ändert sich auch die
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Ausgangsspannung langsam. Die Speicherfähigkeit des Verstärkers
und daher auch die Integrationswirkung wird durch die Ladung des Londensators "bestimmt und daher müssen Maßnahmen
getroffen werden, um zu verhindern, daß die ladung des Kondensators infolge von Streuverlusten oder dergleichen verloren
geht.
ifunmehr wurde festgestellt, daß es eine neuartige Konstruktion
ermöglicht, wichtige Verbesserungen zu erzielen.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist durch einen Punktionsverstärker
gekennzeichnet, der mit einer Integrationswirkung arbeitet und mit einem sich automatisch diskontinuierlich
verstellenden Speicherelement ausgerüstet ist, dem mindestens ein i'eil des Aus^anö'£signals entnommen werden kann.
Der Speicher des Integrate onsteils wird durch ein Element
gebildet, das den Verlauf der Integrationswirkung schrittweise bestimmt. Meses Element wird durch den zugehörigen
jf'unktionsveratärker gesteuert, dessen Ausgangssignal dem Eingang
des Verstärkers über einen Kondensator erneut zugeführt wird. Jedoch braucht dieser Verstärker nur das Jrortschreiten von
Schritt zu Schritt zu bestimmen, denn die Vorgeschichte des Integrationsprozesses ist bereits durch das diskontinuierlich
arbeitende Einstellelement bestimmt worden, das von Zeit zu Zeit eine neue Stellung einnimmt. Diese Festlegung kann mit
hoher Genauigkeit durchgeführt werden. Es sei z.B. angenommen, daß die gesamte Integrationswirkung in 500 Schritte unterteilt
wird. -<ann braucht der Rückkopplungskondensator des Funktionsverutärkers
das upeicherelemer.it für den Integrationsvorgang
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nur während der Zeitspanne zwischen zwei aufeinander folgenden
Schritten zu bilden, wobei diese Zeitspanne im Durchschnitt nur dem fünfhundertsten Teil der gesamten Dauer des Integrationsvorgangs
entspricht. Der Einfluß möglicher Ladungsverluste des-Rückkopplungskondensators läßt sieh jetzt auf diese V/eise
erheblieh verringern. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung bleiben natürlich auch dann erhalten, wenn man die
Zahl der Schritte kleiner macht als 500.
Wenn sich das Vorzeichen der Differenzspannung umkehrt, machen sich die Vorteile der schrittweisen Festlegung der Vorgeschichte
des Integrationsvorgangs in der gleichen v/eise bemerkbar. Das Speicherelement beginnt dann, schrittweise in der
entgegengesetzten Richtung und mit der gleichen Genauigkeit zu arbeiten.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist dann von besonderer Bedeutung, wenn es bei Regelkreisen erforderlich ist, mit langen
Integrationszeiten zu arbeiten. Diese Notwendigkeit ergibt sich z.B. bei Prozessen, bei denen das Ansprechen auf einen
Regeleingriff eine lange Zeit beansprucht, oder bei Regelkreisen, bei denen von lueßgeräten üebraueh gemacht wird, die Meßergebnisse
diskontinuierlich in langen Zeitabständen liefern, wie es z.B. bei G-eräten zur Durchführung chromatographischer
Analysen der i'all ist.
Bei einem Regelkreis, bei dem eine Änderung der korrigierenden
G-röße einen großen Einfluß auf den gemessenen Wert der zu regelnden uröße ausübt, wird das proportionale Band dee
Reglers auf einen großen Wert eingestellt. Bei dem proportionalen
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BAD
Band handelt es sich um den bereich, den das Eingangssignal zu
durchlaufen hat, um das Ausgangssignal dann, wenn nur mit einer proportionalen Wirkung gearbeitet wird, zu veranlassen, sich
über seinen vollen Wirkungsbereich zu ändern. Das proportionale Band wird in Prozent des Wirkungsbereichs des Eingangssignals
ausgedrückt. Beispielsweise kann das proportionale Band 5000$ betragen, flenn mit einer Integrationszeit von z.B. drei Stunden
gearbeitet werden soll, muß der Hegler unter Bedingungen arbeiten, die einer zusammenhängenden tfirkungszeit von 150
Stunden bei einem proportionalen Band von 100$ entsprechen. Die bis jetzt bekannten Regler sind nicht geeignet, diese Forderung
zu erfüllen; die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht es jedoch, diesen Erfordernissen ohne Schwierigkeit und mit
hoher Genauigkeit zu entsprechen.
Eine geeignete Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Reglers ist eine solche, bei der von einem i'unktionsverstärker
Gebrauch gemacht wird, dessen Ausgangssignal als Rückkopplungssignal dem Eingang des Verstärkers über einen Kondensator erneut
zugeführt wird, wobei dieser Kondensator durch die weiter oben erwähnte Differenzspannung aufgeladen werden kann; an den
Ausgang des Verstärkers ist ein Durchbruchselement angeschlossen, das geeignet ist, einen Vorgang in jedem Zeitpunkt einzuleiten,
in dem die Spannung des Rüokkopplungskondensators einen bestimmten ί/ert erreicht, wobei als Folge dieses Vorgangs
die Ladung des Kondensators vollständig oder mindestens teilweise beseitigt wird, und wobei dieser Vorgang auch geeignet
ist, daß schrittweise verstellbare Element jeweils um einen Schritt In einer Richtung zu verstellen, die vom Vorzeichen der
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Differenzspannung abhängt; dem schrittweise verstellbaren Element kann ein Ausgangssignal für die in Frage kommende Regelung
entnommen werden, wobei sich die Größe dieses Ausgangssignals nach der Stellung des Elements richtet.
Bei dem Durchbruchselement kann es sich um eine Gasentladungsröhre
mit einer elektromagnetischen Schaltvorrichtung handeln oder um ein Heiais mit einem Schwellenwert, ein Thyratron
oder um eine Jrlip-J?lop-Schaltung. Die Ladung des Kondensators
wird gewöhnlich durch das Ansprechen des Durchbruchselements auf einen sehr kleinen festen «ert verringert, der
sehr oft praktisch gleich Null ist.
Das Durchbruchselement muß geeignet sein, auf positive oder negative Impulse anzusprechen, denn der liückkopplungskondensator
kann je nach dem Vorzeichen der Differenzspannung positiv
oder negativ aufgeladen werden. Es ist auch möglich,
zwei Durchbruchselemente zu verwenden, von denen das eine positive
Impulse und das andere negative Impulse verarbeiten kann·
Das Vorzeichen der Differenzspannung steht in einer Beziehung zum Vorzeichen der Differenz zwischen dem gemessenen
V/ert und dem eingestellten »»ert. Wenn sich dieses Vorzeichen umkehrt, d.h. wenn z.B. der Wert eines gemessenen Plüasigkeitsstroms
größer statt kleiner wird als dar eingestellte Wert, muß auch die jxegelwirkung umgekehrt werden. Beispielsweise muß
dann ein in eine leitung eingeschaltetes Ventil etwas weiter geschlossen werden. Dies wird durch die erfindungsgemäße Einriohtung
gewährleistet, da die Hichtung der Verstellung des
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— Ύ —
schrittweise verstellbaren Elements vom Vorzeichen der Differenzspannung
abhängt.
ferner ist es möglich, daß die Richtung der Verstellung
von der Aus^angsspannung des verstärkers abhängt, dessen Ausgangssignal
seinem Eingang über einen Kondensator als Rückkopplungssignal zugeführt wird. Diese Ausgangsspannung folgt gewöhnlich
dem Vorzeichen der Differenzspannung, da der Kondensator
entsprechend aufgeladen wird. Wenn sich jedoch das Vorzeichen der Differenzspannung umkehrt, während der Kondensator
teilweise aufgeladen ist, d.h. zwischen zwei Durchbruchsvorgängen des Durchbruchselements, so wird diese Ladung zuerst
durch die Differenzspannung neutralisiert, bevor mit dem Aufladen mit umgekehrtem Vorzeichen begonnen wird. Die Richtung der
Verstellung des schrittweise verstellbaren Elements v/ird dann
tatsächlich sehr genau xm richtigen Zeitpunkt eingestellt.
Der Rückkopplungskondensator kann vollständig über einen Kurzschlußkreis entladen werden, der geschlossen wird, wenn
das Durchbruchselement zur wirkung kommt. Dies kann dadurch geschehen, daß ein den Kondensator überbrückender, mit dem
Durchbruchselement verbundener ochalter kurzzeitig geschlossen
wird. Es ist auch möglich, einen Kurzschlußkreis mit Hilfe elektronischer üciialtungen zu schließen, die keine beweglichen
^'eile umfassen; solche schaltungen sind bereits bekannt. Ferner
kann man dafür sorgen, daß die Ladung des RJickkopplungskonden-•sators
vollständig oder teilweise zu einem anderen Kondensator, ahf
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Bei geeigneter Yiahl der elektrischen Y/erte des Kondensators
und des Widerstandes zwischen dem Eingang des Verstärkers und der Quelle der Differenzspannung ist es möglich, dafür zu
sorgen, daß die Durchbruchsfrequenz im Bereich von 0 bis 80 Hz liegtj dieser Bereich hat sich in der Praxis als brauchbar
erwiesen.
Es kann vorteilhaft sein, einen Schrittschaltmotor zu verwenden, dessen welle mit einem Potentiometer gekuppelt ist.
Ein Schrittschaltmotor ist ein Motor, dessen läufer jedesmal um einen bestimmten Winkel gedreht wird, wenn dem Motor ein
Stromimpuls zugeführt wird. Diese Stromimpulse werden mit Hilfe des Durchbruchselements erzeugt. Der Schrittschaltmotor kann
so ausgebildet oder so angeschlossen sein, daß dann, wenn sich das Vorzeichen des Stromimpulses umkehrt, auch die Drehrichtung
des Schrittschaltmotors umgekehrt wird. Das Potentiometer folgt
der Stellung des Motorläufers. Dem Potentiometer kann ein
Signal zum Betätigen einer Korrekturvorrichtung zum Korrigieren der zu regelnden Größe entweder direkt oder über einen Verstärker
oder Umformer (converter) entnommen werden. Das Ausmaß, in welchem die Integrationswirkung fortschreitet, entspricht
der Stellung des Potentiometers. Gewöhnlich entspricht ein einmaliges Ansprechen des Durchbruchselements einer schrittweisen
Änderung der Stellung des Potentiometers.
Geeignete Ausbildungsformen des schrittweise verstellbaren Elements können ferner durch Klinken- und Sperradmechanismen
gebildet werden, bei denen die Klinken elektromagnetisch betätigt werden, oder auch durch elektronische Speichersysteme,
z.B. Flip-Flop-Schaltungen.
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Es ist vorteilhaft, wenn das Ausgangssignal durch die
Summe der Signale gebildet wird, die dem sich diskontinuierlich verstellenden Speicherelement und der Ausgangsspannung des
JTunktionsverstärkers entnommen werden, dessen Ausgangssignal
dem Eingang des Verstärkers als Eückkopplungssignal über einen Kondensatorxwieder zugeführt wird. Die Quelle für die
Differenzspannung lädt den Kondensator jedesmal auf den gleichen Wert auf. Dann tritt bei dem Durchbruchselement ein Durchbruch
oder Durchschlag auf, und die Ladung des Kondensators wird auf liull oder einen niedrigen Wert verringert. Der Verlauf der
Integrationswirkung erscheint dann aus der Stellung des schrittweise verstellbaren Elements, z.B. des dem Potentiometer zugeordneten
Schrittschaltmotors. Das Potentiometer liefert eine Spannung, die einen diskontinuierlichen Verlauf zeigt. Infolgedessen
wird auch das Korrekturaggregat diskontinuierlich verstellt. Dadurch, daß ein Signal, das aus der Ausgangsspannung
des Funktionsverstärkers abgeleitet wird, zu diesem diskontinuierlichen Signal addiert wird, wird die Spannungsdifferenz zwischen
beiden Schritten jedesmal überbrückt, so daß man eine
Spannung erhält, die im wesentlichen einen kontinuierlichen /erlauf nimmt. Hierbei erfolgt die Verstellung des Korrekturaggregats kontinuierlich.
Einen Kegler mit universelleren Eigenschaften erhält man dann, wenn das Ausgangssignal zusätzlich ein Signal enthält, das
aus der Ausgangsspannung eines jj'unktionsverstärkers abgeleitet
ist, der mit Rückkopplung und proportional arbeitet. Ein Verstärker
dieser Art besitzt einen Eingangewiderstand, der vom gleichen 2yp ist wie der Bückkopplungswideratand. Diese beiden "
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Widerstände werden in den meisten Pällen durch Ohmsehe Widerstände
oder durch Kapazitäten gebildet. Die Addition führt somit zu einem Jiegler, der sowohl proportional als auch mit einer
Integrationswirkung arbeitet.
Es ist ferner möglich, daß das Ausgängssignal zusätzlich ein Signal enthält, das aus dem Ausgangssignal eines j?unktionsverstärkers
abgeleitet wird, der mit Rückkopplung und einer Ableitungs- bzw. Differenzierungswirkung arbeitet. Ein solcher
Verstärker hat z.B. einen Eingangswiderstand, der eine Kapazität enthält, und das Ausgangssignal wird seinem Eingang über einen
Widerstand als Kückkopplungssignal wieder zugeführt. Auf diese weise kann man einen Hegler erhalten, der mit einer Integrationswirkung
arbeitet, welche mit einer Differenzierungswirkung oder einer proportionalen Wirkungsweise oder mit beiden letzteren
Wirkungsweisen kombiniert ist.
Die Summierung der Signale läßt sich auf elegante Weise mit Hilfe eines Summierungsverstärkera bewirken. Hierbei kann es
sich um einen Junktionsverstärker handeln, dessen Ausgangssignal
seinem Eingang über einen Widerstand als Rückkopplungssignal
wieder zugeführt wird, wobei die zu summierenden Signale dem Eingang dieses Verstärkers über Widerstände zugeführt werden.
Der relative Einfluß jedes der Signale wird durch daa Verhältnis
zwischen den elektrischen Werten der Eingangswiderstände bestimmt. Somit ist es möglich, diesen relativen Einfluß auf jeden
gewünschten v/ert einzustellen.
In der Xltegel wird das Ausgangssignal außerdem, verstärkt,
80 daß man eine ausreichende Energie «um Betätigen eines
Korrekturaggregats erhält. Gegebenenfalls kann man aue dem
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elektrischen Signal ein entsprechendes pneumatisches Signal zum Betätigen eines Korrekturaggregats ableiten.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausfiihrungsb ei spielen näher erläutert·
Pig. 1 zeigt in einem Blockdiagramm eine erfindungsgemäße
Einrichtung zum automatischen regeln einer Prozeßgröße.
Fig. 2 ist eine etwas ausführlichere schematische Darstellung einer Ausbildungsform der Erfindung.
An den Klemmen 1 und 2 nach Fig. 1 kann die Eingangsspannung der Einrichtung, d.h. die Spannung bzw. Differenzspannung,
die der Abweichung zwischen dem eingestellten Wert und dem gemessenen wert der zu regelnden Größe entspricht, zugeführt
werden. Diese Spannung kann ganz oder teilweise mit Hilfe des Schleifkontaktes eines Potentiometers 3 abgegriffen werden. Die
erwähnte Spannung wird dem Eingang eines Funktionsverstärkers 5 über einen Widerstand 4 zugeführt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 5 wird dem Eingang dieses Verstärkers als Rückkopplungssignal über'einen Kondensator 6 erneut zugeführt. An den
Ausgang des Verstärkers 5 ist ein Durchbruchselement 7 angeschlossen. Kommt das Durchbruchselement 7 zur i/irkung, wird ein
Schalter 8 kurzzeitig geschlossen, so daß ein schrittweise verstellbares Element 9 verstellt wird. Diese Verstellung hat
die Wirkung, daß auch der Schleifkontakt eines Potentiometers 10 verstellt wird, das eine Gleichspannungsquelle 11 überbrückt.
Machstehend wird die wirkungsweise des an Hand von Fig. 1
beschrieb en en J-1 eile der Einrichtung beschrieben. Der Kondensator
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8AD ORiGiNAt
6 wird über den vYiderstand 4 von dem Potentiometer 3 aus mit
der Differenzspannung aufgeladen. Wegen des hohen negativen Gewinns des Verstärkers 5 beträgt die Spannung an dem großen
Eingangswiderstand des Verstärkers 5 und die Spannung, die dem Eingang des Verstärkers 5 als Rückkopplungssignal über den Kondensator
6 zugeführt wird, im wesentlichen Null. Der über den Widerstand 4 zugeführte Strom gelangt zu dem Kondensator 6, so
daß sich die Spannung an diesem Kondensator erhöht. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 5 erhöht sich entsprechend, ./enn die
Ausgangsspannung einen vorher eingestellten Schwellwert überschreitet, kommt das Durchbruchselement 7 zur Y/irkung. Infolgedessen
wird der Schalter 8 kurzzeitig geschlossen, so daß die Ladung des Kondensators 6 vollständig beseitigt wird. Unmittelbar
danach wird der Schalter 8 wieder geöffnet. Außerdem bewirkt das Durchbruchselement 1, daß das schrittweise verstellbare
Element 9 um einen Schritt verstellt wird. Die Möglichkeit dieser beiden Wirkungen des Durchbruchselements 7 ist in Pig. 1 mit
gestrichelten linien angedeutet. Solange eine Differenzspannung vom gleichen Vorzeichen an den Klemmen 1 und 2 erscheint,
die geeignet ist, den Kondensator 6 auf einen genügend hohen Spannungswert aufzuladen, wird das Element 9 immer wieder
verstellt. Infolgedessen ändert sich die Spannung am Schleifkontakt des Potentiometers 10 ständig in der gleichen Hiohtung.
Diese Spannung wird als eolche oder zusammen mit einem oder mehreren anderen Signalen auf eine nooh zu erläuternde Weise
dazu benutzt, die Stellung des Korrekturaggregats für die zu
korrigierende (iröße zu bestimmen bzw. so zu ändern» daß die
Abweichung zwischen dem gemessenen Wert und dem eingestellten
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ORIGINAL INSPECTED
- 13 ./ert der zu regelnden G-röße verkleinert wird.
Ein Regler arbeitet dann mit einer Integrationswirkung, wenn die Geschwindigkeit, mit der sich das AusgangBsignal ändert,
zum eingangssignal direkt proportional ist. Die Integrationswirkungsdauer
ist durch die Zeitspanne gegeben, die erforderlich ist, um eine bestimmte Änderung des Ausgangssignals nach einem
oprung des Eingangssignals zu erhalten. Die Ladung des Kondensators
6 ändert sich mit einer ü-eschwindigkeit, die zum Eingangssignal direkt proportional ist, wie es auch für die Ausgangsspannung
des Verstärkers 5 zutrifft. Diese Ausgangsspannung kann somit das oigntil eines mit einer Integrationswirkung arbeitenden
iteglers repräsentieren. Da jedoch der Schleifkontakt des Potentiometers
10 jedesmal verstellt wird, wenn eine bestimmte Ladung des Kondensators 6 erreicht wird, bildet die dem Potentiometer
10 entnommene Spannung dann, wenn man sie über der ^eit
aufträgt, eine Treppenkurve, welche den Verlauf repräsentiert, den die Spannung an dem kondensator 6 nehmen würde, wenn der
Ladevorgang nicht durch den Schalter 8 unterbrochen worden wäre. Die dem Potentiometer 10 in einem bestimmten Zeitpunkt entnommene
Auögangsspannung repräsentiert den Fortschritt des Integrationsvorgangs.
Für eine genaue Bestimmung dieser Spannung
ist es ohne .Bedeutung, ob es sich um eine lange oder eine kurze Integrationszeit handelt. Sobald eine bestimmte Stellung des
Potentiometers 10 erreicht ist, fixiert diese Stellung die Vorgeschichte des Integrationsvorgangs. Die Dauer der Integrationswirkung
kann dadurch eingestellt werden, daß man den Widerstand 4 oder die Spannung der Spannungsquelle 11 und/oder die
kapazität des Kondensators 6 ändert.
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-H-
Das Vorzeichen der Verstellung, z.i3. die Drehrichtung des
Elements 9 wird durch das Vorzeichen der Ausgangsspannung des Verstärkers 5 bestimmt, wie es in Pig· 1 durch eine strichpunk-r
tierte Linie angedeutet ist.
ffenn keine Difi'erenzspannung an den Klemmen 1 und 2 erscheint,
kann der Kondensator 6 weder aufgeladen noch entladen werden, so daß das Potentiometer 10 nicht verstellt wird. In
diesem ^aIl ergibt sich keine Änderung der Stellung des Korrekturaggregats
·
ϊ/enn das Ausgangssignal des Reglers nur durch das Signal
gebildet wird, das über den Widerstand 12 entnommen werden kann, arbeitet der Regler nur mit einer Integrationswirkung, wobei
sich sein Ausgangssignal schrittweise ändert. Wird das Ausgangssignal
durch die uumme der durch die widerstände 12 und
fließenden Ströme gebildet, kann man ein Ausgangssignal eines Reglers mit einer Integrationswirkung erhalten, das einen
glatten Verlauf nimmt. Der Strom, der durch den .fiderstand 13
fließt, und der zwischen zwei Entladungen einen glatten oder zügigen Verlauf nimmt, wird dann zu dem sich schrittweise
ändernden Strom addiert, der durch den Widerstand 12 fließt.
. 1 läßt ferner erkennen, auf welche «»eise der üegler
zusätzlich mit einer proportionalen wirkung arbeiten kann. Zu diesem Zweck i3t ein Funktionsverstärker H vorgesehen, der über
einen Widerstand 15 an das Potentiometer 3 angeschlossen ist. Das Ausgangssignal des Verstärkers H wird dessen Eingang als
Rückkopplungasignal über einen Widerstand 16 erneut zugeführt.
Die Ausgangsspannung des Verstärkers H ist stets proportional
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ι ν/υυ / L L
zur Mngangsspannung, was für die angestrebte proportionale
Wirkungsweise von .Bedeutung ist. Diese Auagangsspannung kann zu
dem Ausgangssignal über einen Widerstand 17 hinzugefügt werden*
Das proportionale .Band des eglers kann mit Hilfe des
Potentiometers 3 eingestellt werden.
Perner zeigt 3?ig. 1» auf welche «eise die den Widerständen
12, 13 und 17 entnommenen Signale summiert werden können. Zu diesem ^weck ist ein Funktionsverstärker \ü vorgesehen, dessen
Ausgangssignal seinem Eingang als Rückkopplungssignal über einen
•widerstand 19 erneut zugeführt wird. Die drei erwähnten Signale
werden dem Eingang des Verstärkers 18 zugeführt. Die an die
Widerstände 12, 13 und 17 angelegten Spannungen bewirken, daß
durch diese „iderstände Ströme fließen, die zu den betreffenden
Spannungen proportional sind. Ben Ausgangsklemmen 20 und 21 des Verstärkers 18 kann dann das Ausgangssignal des Keglers
entnommen werden, der sowohl proportional als auch mit einer Integrationswirkung arbeitet. Auf ähnliche »reise kann man erreichen,
daß der iiegler mit einer Differenzierungswirkung arbeitet} dies ist jedoch iti 3?ig. 1 nicht dargestellt.
Pig. 2 ist eine ausführlichere schematische Darstellung einer erfindungügemäßen Einrichtung. Diese Darstellung entspricht
allgemein derjenigen in i'ig. 1j daher sind einander entsprecnende
Schaltungselemente in den beiden Figuren jeweils mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Die elektrischen i/erte bzw.
die Funktionen der mit i3ezugszahlen bezeichneten Schaltungselemente
gehen aua der folgenden Aufstellung hervor.
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BAD ORieiHAL
23 - 220 Kiloohm
24 - 220 Kiloohm
25 - 220 Lilooiam
26 - 220 lviloolira
| 1 | Kiloohm | var. | |
| 4 | - 120 | Kiloohm | |
| 10 | 1 | Kiloohm | var. |
| 1:5 | 1 | Megohm | |
| 33 | kiloohm | var. | |
| 12 | - 220 | Kiloohm |
34 - 220 Kiloohm
35 - 220 Kiloohm 19 - 220 Kiloolim
- 16 -
Kondensatoren
6 - 0,1-1,0 μϊ
27 - 0,1-1,0
28 - 0,1-1,0 μί1
Verschiedenes
1 - Eingang für eingestellten .tert
2 - Eingang für gemessenen Wert
5,18,22 - Punktionsverstärker
29,30,31,32 - Dioden
7',7" - Durclibruchseleinente
9 - ochrittschaltniotor 11 - Spannungsquelle
36 - öpannungs-Strom- »Vandler
37 - Amperemeter
20,21 - Ausgang zum Korrekturaggregat
Die wirkungsweise der Anordnung nach Pig. 2 wird im folgenden
näher erläutert. Das Eingangssignal (1) für den eingestellten «ert wird vom Eingangssignal (2) für den gemessenen V/ert
der zu regelnden I;rozeßgrö'ße abgezogen. Das Ausgangs signal dee
Verstärkers 3 ist proportional zu der so erhaltenen Differenzspannung.
Der zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verstärkers 5 angeschlossene Kondensator 6 wird über das Potentiometer
3 und den i/ideratand 4 relativ langsam aufgeladen; die Ausgangsspannung
des Verstärkers 5 nimmt proportional zur Ladung des Kondensators 6 zu. Wenn diese letztere Spannung einen vorher
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ORIGINAL
eingestellten positiven Schwellenwert überschreitet (wenn die
. Dixferenzspannung positiv ist), tritt das Durchbruchselement 71
in l'ätigkeit, so daß der Schrittschaltmotor 9 um einen achritt
verstellt wird; gleichzeitig wird der Kondensator 6 entladen.
.Venn die .Differenzspannung negativ ist und die Ausgangsspannung
des verstärkers 5 einen vorher eingestellten negativen Schwellenwert überschreitet, tritt das Durchbruchselement 7"
in !Tätigkeit, so daß der Schrittschaltmotor um einen Schritt
entgegen der Verstellrichtung des Durchbruchselements 7' verstellt
wird. Der Schrittschaltmotor 9 verstellt seinerseits den Schleifkontakt
des Potentiometers 10. Die Verstellrichtung des 3chieifkontaktes hängt vom Drehsinn des Schrittschaltmotor ab.
Die Ladung des Kondensators 6 wird mit Hilfe einer Spannung in ^estalt eines blockförmigen Impulses beseitigt, oder mit
iiilfe einer Spannung, die durch einen Satz von Impulsen gebildet wird, welche durch das uurchbruchselement 71 erzeugt werden,
wenn dieses in i'ätigkeit tritt. Der Spannungsimpuls »vird einem
Kondensator 27 zugeführt, der an die JjJingangsseite des Kondensators
6 über eine Diode 30 angeschlossen ist. Der Spannungsimpuls führt dem Kondensator 27 eine ladung zu, die mindestens annähernd
entgegengesetzt gleich der ladung des Kondensators 6 in dem Augenblick ist, in welchem das Durchbruchselement 71 anspricht.
Die ladung des Kondensators 6 wird durch die Ladung des Kondensators ganz oder mindestens im wesentlichen neutralisiert.
Die Ladung des Kondensators 27 fließt über eine Diode 29 ab, sobald
der Spannungsimpuls verschwindet.
009839/0415 BADOWNAL
- ίο - ■■·■■■
(»enn anstelle des Durchbruchselements 7' das jjurchbruchselement
7" zur Jirkung kommt, führt ein ähnlicher Vorgang wie
der soeben beschriebene dazu, daß die Ladung des Kondensators 6 beseitigt wird; dieser Vorgang wird jetzt durch einen entsprechenden
Kondensator 28 und die zugehörigen Dioden 31 und 32 bewirkt.
Die dem Schleifkontakt entnommene Spannung schreitet
schrittweise als Punktion der Zeit fort, wie es bereits an hand von Pig. 1 erläutert wurde. Die Spannung des Potentiometers 10
wird über den widerstand 12 dem Punktionsverstärker 18 zugeführt, dessen Ausgangs spannung zu einem Spannungs-Strom-./andler 36
gelangt. Den Ausgangsklemmen 20 und 21 des Wandlers 36 kann ein Signal zum Steuern des Korrekturaggregats entnommen werden.
Das sich schrittweise ändernde Signal für das Korrekturaggregat repräsentiert die Integrationswirkung des Keglers, ,ienn
zu diesem Signal das Ausgangasignal des Verstärkers 5 gemäß Pig. 2 über die ,,/iderstände 13 und 34 sowie das Potentiometer 33
addiert wird, erhält man ein Ausgangssignal, das einen glatteren Verlauf zeigt.
Der Regler kann zusätzlich mit einer proportionalen Wirkung arbeiten, wenn man die dem uchleifkontakt des Potentiometers
3 entnommene Spannung zur Spannung des Potentiometers 10 addiert, wie es in Pig. 2 ebenfalls dargestellt ist.
Patentansprüche:
009839/0415 BAD original
Claims (8)
1. Einrichtung, um eine Prozeßgröße automatisch dadurch
zu regeln, daß der gemessene Ί/ert der Prozeßgröße "bzw. der zu
regelnden G-röße mit einem eingestellten V/ert verglichen wird, um
eine Differenzspannung zu erzeugen, die der Abweichung zwischen dem gemessenen v7ert und dem eingestellten v/ert entspricht, sowie
dadurch, daß aus dieser Differenzspannung mit Hilfe mindestens eines mit Rückkopplung arbeitenden iunktionsverstärkers ein
Ausgangssignal abgeleitet wird, das geeignet ist, direkt oder indirekt eine korrigierende G-röße des Prozesses zu verstellen,
um die gewünschte -^egelung zu bewirken, gekennzeichnet durch einen mit einer Integrationswirkung arbeitenden
jmnktionsverstärker, der mit einem sich automatisch
und diskontinuierlich verstellenden Speicherelement ausgerüstet ist, dem mindestens ein Teil des Ausgangssignals entnommen
werden kann·
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Funktionsverstärker, dessen Ausgangssignal
seinem Eingang über einen Kondensator als fiückkopplungssignal
erneut zugeführt wird, wobei dieser kondensator durch die .Differenzspannung aufgeladen werden kann, während an den Ausgang
des Funktionoverstärkers ein Durchbruchselement angesohloe-
i sen ist, das jedesmal dann in Tätigkeit treten 'rann, wenn die j
009839/0416
BAD ORIGINAL
Spannung des Rückkopplungskondensators einen bestimmten wert erreicht, woraufhin infolge der Tätigkeit des Durclibruchselements
die Ladung des Kondensators, vollständig oder mindestens teilweise
beseitigt wird, wobei das Durchbruchselement ferner geeignet ist, ein schrittweise verstellbares Element jeweils um
einen Schritt in einer -dichtung zu verstellen, die vom Vorzeichen
der Differenzspannung abhängt, wobei es möglich ist, dem schrittweise verstellbaren Element ein Ausgangssignal für die
Regelung zu entnehmen, dessen ü-riße sich nach der Stellung des
Elements richtet.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Richtung der Verstellung des schrittweise
verstellbaren Elements von der Ausgangsspannung des mit einem Rückkopplungskondensator ausgerüsteten Verstärkers abhängt
.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem schrittweise verstellbaren
Element um einen Schrittschaltmotor (9) handelt, der mit einem Potentiometer verbunden ist, welchem ein Ausgangssignal
entnommen werden kann.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch g ekennzeichnet,
daß das Ausgangssignal durch die Summe der Signale gebildet wird, die dem sich diskontinuierlich
verstellenden Speicherelement und der Ausgangsspannung dee mit
einem Jiückkopplun&ükondensator ausgerüsteten Funktlonsveratärkers
entnommen bzw. daruus abgeleitet werden.
009839/0415 BADORK31NAt
Stil
6·. üiinriclitung nach Anspruch 1 bis 5» gekennzeichnet
durch einen mit Rückkopplung arbeitenden f'unkt ions verstärker, der proportional arbeiten kann, und dem ein
'!eil des gesamten Ausgangssignals entnommen werden kann.
7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet
durch einen mit Rückkopplung arbeitenden j?unktionsverstärker, der mit einer Differenzierungswirkung arbeiten
kann, und dem ein Teil des gesamten Ausgangssignals entnommen werden kann.
8. Einrichtung nach Anspruch 5bis7, gekennzeichnet
durch einen Summierungsverstärker zum Summieren der verschiedenen Signalkomponenten·
009839/0415 bad original
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL6607080A NL6607080A (de) | 1966-05-24 | 1966-05-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1588722A1 true DE1588722A1 (de) | 1970-09-24 |
Family
ID=19796682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19671588722 Pending DE1588722A1 (de) | 1966-05-24 | 1967-05-22 | Automatische Regeleinrichtung |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3454886A (de) |
| DE (1) | DE1588722A1 (de) |
| GB (1) | GB1182284A (de) |
| NL (1) | NL6607080A (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT378858B (de) * | 1983-12-01 | 1985-10-10 | Uher Ag | Temperaturregler fuer fahrzeuge fuer pi- oder pid-regelung mit einem als integrator wirkenden stellantrieb |
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1966
- 1966-05-24 NL NL6607080A patent/NL6607080A/xx unknown
-
1967
- 1967-05-08 US US636737A patent/US3454886A/en not_active Expired - Lifetime
- 1967-05-22 DE DE19671588722 patent/DE1588722A1/de active Pending
- 1967-05-22 GB GB23679/67A patent/GB1182284A/en not_active Expired
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US3454886A (en) | 1969-07-08 |
| GB1182284A (en) | 1970-02-25 |
| NL6607080A (de) | 1967-11-27 |
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