DE2404783C3 - Elektronische Hubsteuereinrichtung - Google Patents
Elektronische HubsteuereinrichtungInfo
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D3/00—Control of position or direction
- G05D3/12—Control of position or direction using feedback
- G05D3/14—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device
- G05D3/1418—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device with ac amplifier chain
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Hutisteuereinrichtung für ein von einem Motor
reversibel verstellbares Organ, insbesondere für ein Ventil, mit einer Brückenschaltung, die einerseits an eine
Speisespannungsquelle und andererseits über eine Steuerschaltung an den Motor angeschlossen ist, wobei
die !Brückenschaltung ein Steuerpotentiometer, ein vom Motor angetriebenes Abgleichpotentiometer und parallel zu diesem ein Hublängen-Einstellpotentiometer
aufweist.
Es ist bekannt, in geschlossenen Regelkreisen motorangetriebene Stellglieder zu verwenden. Das
Fehlersignal, d. h., die Regelabweichung, wird hierbei in einer Brückenschaltung gebildet, wobei die Brückenschaltung zur Vorgabe eines Sollwertes ein Einstellpotentiometer aufweist und wobei der Istwert, z. B. die
Stellung einer Ventilstange, durch ein ebenfalls in der Brückenschaltung angeordnetes Abgleichpotemiometer gebildet wird, dessen Abgriff von dem die
Ventilstange verstellenden Motor verschoben wird. An
einem zusätzlich in der Brflckensclraltung angeordneten
Hublängen-Einstellpotentiometer kann zusätzlich der
Hub des Stellgliedes eingestellt werden. Derartige Hubsteuereinrichtungen sind in den US-Patenten
24 03 917, 24 35 966, 24 74 441, 27 58 269 und 28 13 235 *
beschrieben. Den bekannten Hubsteuereinrichtungen haftet der Nachteil an, daß bei veränderter Hublänge
gleichzeitig der Ausgangspunkt des Hubes verändert wird. Es ist demnach nicht möglich, mit den bekannten
ίο Einrichtungen beispielsweise einen Ventilhub ausgehend von der Schließstellung des Ventils dem Betrage
nach zu verändern. Eine Hublängenänderung hat bei den bekannten Einrichtungen gleichzeitig eine Verschiebung des Hubausgangspunktes zur Folge.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Hubsteuereinrichtungen in der
Weise zu verbessern, daß bei einer Hublängenänderung der Ausgangspunkt des Hubes nicht verschoben wird.
Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß die Speisung
der Brückenschaltung an den Abgriffen des Abgleichpotentiometers und des Steuerpotentiometers erfolgt und
daß das Hublängen-EinsteUpotentiometer zwischen Schaltungspunkte geschaltet ist, die sich in der
Ausgangsstellung des verstellbaren Organes auf glei
chem Potential befinden. Weitere vorteilhafte Ausge
staltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im folgenden näher erläutert Es zeigt
in F i g. I ein Schaltungsschema der erfindungsgemäßen
Hubsteuereinrichtung.
F i g. 2 eine grafische Darstellung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Hubsteuereinrichtung,
der Hubsteuereinrichtungen gemäß dem Stand der
Technik.
4n einer Brückenschaltung 10 auf eine elektronische
Motorsteuerung 11, welche den Antrieb eines reversierbaren Motors 12 steuert, der seinerseits die Stellung
eines Ventils 13 und die Stellung eines Abgriffs 16 eines Abgleichpotentiometers 17 in der Brückenschaltung 10
steuert
Die Brückenschaltung 10 wird an Eingangsklemmen 14 und 15 aus einer Gleichspannungsquelle gespeist Die
Eingangsklemmen 14 und 15 sind gleichzeitig die Potentiometerabgriife 16 und 20 eines Abgleichpoten
tiometers 17 und eines Einstellpotentiometers 21. Das
rechte Ende des Abgleichpotentiometers 17, d.h..der Schaltungspunkt 19, ist über einen Widerstand 22, einen
Schaltungspunkt 23, einen Widerstand 24, eine Ausgangsklemme 25, einen Widerstand 26 und einen
Widerstand 27 mit dem rechten Ende des Einstellpotentiometers 21 verbunden. Das linke Ende des Abgleichpotentiometers 17 ist über einen Schaltungspunkt 30,
einen Widerstand 31, eine Ausgangsklemme 32 und einen Widerstand 33 mit dem linken Ende des
M) Einstellpotentiometers 21 verbunden. Zwischen die
Schaltungspunkte 23 und 30 ist die Serienschaltung eines Widerstandes 35 mit einem Hublängen-EinsteUpotentiometer 34 geschaltet, wobei der Abgriff des
Hublängen-Einstellpotentiometers mit dem Schaltungs-
h'i punkt 23 verbunden ist. Die Brückensignal-Ausgangsklemmen 23 und 32 sind mit den Eingangsklemmen der
vorstehend erwähnten elektronischen Motorsteuerung 11 verbunden.
In einer realisierten Ausführungsform weisen die Widerstände und Potentiometer der Brückenschaltung
tO folgende Werte auf;
Widerstand 22 | 600 0hm |
Widerstände 24,26,31, | 33 2 KOhro |
Widerstand 27 | 115 0hm |
Widerstand 35 | 316Obm |
Widerstand 17 | 600 Ohm |
Widerstand 21 | 135 Ohm |
Widerstand 34 | 375 Ohm |
Aus obenstehenden Werten wird klar, daß die
Brückenschaltung 10 völlig symmetrisch aufgebaut ist Die mechanische Verbindung 18, welcher den Potentiometerabgriff
16 in Abhängigkeit von der Veniilstellung verstellt, ist so getroffen, daß sich der Potentiometerabgriff
16 am rechten Ende des Abgleichpotentiometers 17 befindet, wenn sich das Ventil 13 in seiner geschlossenen
Stellung befindet Die rechte Endstellung des Abgleichpotentiometers 17 ist die Ausgangslage der Brückenschaltung
10. In dieser Stellung ist die Symmetrie der Brückenschaltung 10 klar erkennbar, da der Widerstand
22 und das Abgleichpotentiometer 17 die gleiche Größe aufweisen, die Widerstände 24 und 26 un die
Widerstände 31 und 33 angepaßt sind und der Widerstand 27 zusammen mit den ersten 10 Ohm des
Einstellpotentiometers 21 an den verbleibenden Rest des Einstellpotentiometers 21 angepaßt sind. Bei
geschlossenem Ventil 13 befindet sich der Potentiometerabgriff 16 in seiner rechten Ausgangslage.
Die Hublängeneinstellung für das Ventil 13 erfolgt in einfacher Weise durch Verstellung des Hublängen-Einstellpotentiometers
34. Wenn das Potentiometer 34 auf seinen maximalen Wert, d. h. 375 Ohm eingestellt ist, so
ist nur eine kleine Verstellung des Potentiometerabgriffes
16 und demnach auch des Ventils erforderlich, um die Brücke wieder ins Gleichgewicht zu bringen. Andererseits
bedingt ein kleinerer Widerstand des Hublängen-Einstellpotentiometers 34 eine größere Verschiebung
des Potentiometerabgriffes 16 und demnach auch eine größere Verstellung des Ventiles 13. Fig.2 zeigt für
zwei verschiedene Einstellwerte des Hublängen-Einstellpotentiometers 34 den jeweils zugehörigen erforderlichen
Hub für den Motor 12, das Ventil 13 und den Potentiometerabgriff 16, um die Brückenschaltung 10
wieder ins Gleichgewicht zu bringen. Zuvor ist es erforderlich, ein Ungleichgewicht in der Brückenschaltung
IG zu erzeugen, indem der Potentiometerabgriff 20 des Steuerpotentiometers 21 aus der dargestellten Lage
verschoben wird. Das Potentiometer 21 dient der Sollwertvorgabe. Der groöe Bogen A in F i g. 2 gehört
zu einem kleinen Einstellwiderstand des Hublängen-Einstellpotentiometers 34 und repräsentiert andererseits
einen großen Verstellweg für den Motor 12, das Ventil 13 und den Patemiometerabgriff 16. Andererseits
gehört der kleine Bogen B zu einem großen Wert des Hublängen-Einstellpotentiometers 34 und zu entsprechend
kleinen Verstellwegen von Motor 12, Ventil 13 und Potentiometerabgriff 16. Aus dieser Darstellung
wird deutlich, daß bei ein und demselben vorgegebenen Sollwert der Motor 12, das Ventil i3 und der
Potentiometerabgriff 16 bei einem kleineren Einstellwiderstand 34 einen größeren Weg zurücklegen müssen
als bei einem größeren Einstellwiderstand 34. Andererseits geht aus der Darstellung gemäß F i g. 2 klar hervor,
daß lediglich die Öffnungsstellung O des Ventils 13
durch den Einstellwiderstand 34 beeinflußt wird. Das festgelegte Ende des Hutes, d. h. die Schließstellung 5
des Ventils, welche eier rechten Endstellung des Potentiometerabgriffes 16 entspricht, wird nicht beeinflußt,
ganz gleich, welche Einstellung an dem Hublängen-Einstellpotentiometer34
vorgenommen wird,
Die Funktion der Brückenschaltung 10 läßt sich auch auf die Weise erklären, daß das Potential an den Schaltungspunkten 23 und 30 einander gleich ist, wenn sich das Ventil in seine Schließstellung und demgemäß der Potentiometerabgriff 16 in seiner rechten Endstellung befindet. Aufgrund des gleichen Potentials an den Schaltungspunkten 23 und 30 fließt in dem Nebenweg der durch den Widerstand 35 und das Hublängen-Einstellpotentiometer 34 gebildet wird, kein Strom, wodurch dieser Nebenweg keinen Einfluß auf die Brückenschaltung hat, unabhängig von dem Einstellwert des Potentiometers 34. Auf diese Weise wird die Schließstellung des Ventils 13 durch eine Verstellung des Potentiometers 34 nicht verändert Es sei nun, zur Erläuterung angenommen, daß die Stellung des Potentiometerabgriffes 20 des Steuerpotentiometers 21 nach links verschoben wurde, was ein;.- Ansteuerung des Motors 12 zu Folge hat. Der Motor 12 setr erseits treibt das Ventil 13 in Öffnungsrichtung an und verstellt den Potentiometerabgriff 16 in Richtung auf das linke Ende des Potentiometers 17, um die Brücke wieder abzugleichen. Ir· der Grenzstellung, in welcher sich der Potentiometerabtriff 16 am linken Ende des Potentiometers 17 befindet, wird die Unsymmetrie der Brückenschaltung 10, welche an dem Potentiometerabgriff 16 gespeist wird, deutlich. In diesen* Zustand wird der Nebenzweig, gebildet aus der Serienschaltung des Widerstandes 35 und des Hublängen-Einstellpotentiometers 34, wirksam. Der Strom fließt nun sowohl über die Serienschaltung des Potentiometerwiderstandes 17
Die Funktion der Brückenschaltung 10 läßt sich auch auf die Weise erklären, daß das Potential an den Schaltungspunkten 23 und 30 einander gleich ist, wenn sich das Ventil in seine Schließstellung und demgemäß der Potentiometerabgriff 16 in seiner rechten Endstellung befindet. Aufgrund des gleichen Potentials an den Schaltungspunkten 23 und 30 fließt in dem Nebenweg der durch den Widerstand 35 und das Hublängen-Einstellpotentiometer 34 gebildet wird, kein Strom, wodurch dieser Nebenweg keinen Einfluß auf die Brückenschaltung hat, unabhängig von dem Einstellwert des Potentiometers 34. Auf diese Weise wird die Schließstellung des Ventils 13 durch eine Verstellung des Potentiometers 34 nicht verändert Es sei nun, zur Erläuterung angenommen, daß die Stellung des Potentiometerabgriffes 20 des Steuerpotentiometers 21 nach links verschoben wurde, was ein;.- Ansteuerung des Motors 12 zu Folge hat. Der Motor 12 setr erseits treibt das Ventil 13 in Öffnungsrichtung an und verstellt den Potentiometerabgriff 16 in Richtung auf das linke Ende des Potentiometers 17, um die Brücke wieder abzugleichen. Ir· der Grenzstellung, in welcher sich der Potentiometerabtriff 16 am linken Ende des Potentiometers 17 befindet, wird die Unsymmetrie der Brückenschaltung 10, welche an dem Potentiometerabgriff 16 gespeist wird, deutlich. In diesen* Zustand wird der Nebenzweig, gebildet aus der Serienschaltung des Widerstandes 35 und des Hublängen-Einstellpotentiometers 34, wirksam. Der Strom fließt nun sowohl über die Serienschaltung des Potentiometerwiderstandes 17
J5 mit dem Widerstand 22 als auch über die Serienschaltung
des Widerstandes 35 mit dem Potentiometer 34. Der Gesamtwiderstand des Parallelnetzwerkes in
diesem Grenzfall ergibt sich zu
(17+ 22) (35+34)
17 + 22 + 35 + 34
17 + 22 + 35 + 34
Die Einstellung des Hublängeneinstellpotentiometers 34 beeinflußt nun ganz klar diesen Gesamtwiderstand.
Dieser einstellbare Gesamtwiderstand ist seinerseits in Serie geschaltet mit Widerständen 24,25,27 und einem
Teil des Potentiometerwiderstandes 21, wodurch ein Spannungsteiler gebildet wird. Wenn der Potentiometerabgriff
16 nach rechts zurückbewegt wird, nähen sich die Brückenschaltung 10 allmählich ihrer symmetrischen
Ausgangslage, und der zwischen die Schaltungspunkte 23 und 30 geschaltete Nebenzweig verliert
allmählich seine Wirkung. Für irgendeine gegebene Stellung der Potentiometcrabgriffe 20 und 16 außer
derjenigen, der die Schließstellung des Ventils entspricht, ergibt sich eier Umstand, daß das Signal an den
Ausgangsklemmen 25 und 32 der Brückenschaltung umso kleiner ist, je kleiner der eingestellte Widerstand
des Potentiometers 34 ist.
ω Im Gegensatz zu der Wirkungsweise der vorliegenden
Erfindung, wie sie anhand der F i g. 1 und 2 vorstehend beschrieben wurde, wird die in den F i g. 3
und 4 dargestellte bekannte Hubsteuereincichtung von einem in der Brückendiagonalen angeordneten Transformator
gespeist, und das an die Steuerschaltung gelegte Ausgangssigiisl der Orücke wird den Abgriffen
des Steuer- und Abgleichpotentiometers entnommen. Das für den variablen Hub verantwortliche Hublängen-
Einstellpotentiometer hat in den bekannten Schaltungen die in F i g. 5 dargestellte Funktion zur Folge. Wie
man der F i g. 5 entnehmen kann, wird durch Veränderung des Hublängeneinstellpotentiometers 34 — nicht
nur der Hub, sondern auch der Ausgangspunkt 5 des Hubes verändert.
Claims (1)
- Patentansprüche;1, Ejekrische Hubsteuereinrichtung für ein von einem Motor, reversibel verstelJb&res Organ, insbesondere für ein Ventil, mit einer Brückenschaltung, die einerseits an eine Speisespannungsquelle und andererseits über eine Steuerschaltung an den Motor angeschlossen ist, wobei die Brückenschaltung ein Steuerpotentiometer, ein vom Motor angetriebenes Abgleichpotentiometer und parallel zu diesem ein Hublängen-Einstellpotentiometer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisung der Brückenschaltung (10) an den Abgriffen (16, 20) des Abgleichpotentiometers (17) und des Steuerpotentiometers (21) erfolgt und daß das Hublängen-EinsteUpotentiometer (34) zwischen Schaltungspunkte (22, 30) geschaltet ist, die sich in der Ausgangsstellung des verstellbaren Organes (13) auf gleichem. Potential befinden.Z Elektrische Hubsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Abgleichpotentiometer (17) ein gleichgroßer Widerstand (22) in Serie geschaltet ist, daß der Abgriff (16) des Abgleichpotentiometers (17) in der Ausgangsstellung des verstellbaren Organes (13) am Verbindungspunkt (19) zwischen Abgleichpotentiometer und Serienwiderstand (22) liegt und das Hublängen-Einstellpotentiometer (34) der Serienschaltung von Abgleichpotentiometer (17) und Widerstand (22) parallel geschaltet ist3. Elektrische Hubsteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Hublängen-EinsteMpotentiometer (34) ein Widerstand (35) in Serie geschal· H ist.4. Elektrische Hubsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im der zu der Ausgangsstellung des verstellbaren Organes (13) gehörenden Stellung des Steuerpotenitiometers (21) die abgegriffenen Widerstände des Steuerpotentiometers (21) zusammen mit in Reihe geschalteten und an die Schaltungspunkte (23, 30) führenden Widerständen (24, 26, 27; 31, 33/ gleichgroß sind.
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US2813235A (en) * | 1954-12-22 | 1957-11-12 | Honeywell Regulator Co | Electric control apparatus |
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- 1973-02-14 US US00332463A patent/US3824439A/en not_active Expired - Lifetime
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1974
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- 1974-02-06 CH CH163874A patent/CH560421A5/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
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Legal Events
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OD | Request for examination | ||
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