DE2404783C3 - Elektronische Hubsteuereinrichtung - Google Patents

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,

Fig.3 und 4 schematische Darstellungen von Hubsteuereinrichtungen gemäß dem Stand der Technik, F i g. 5 eine grafische Darstellung der Wirkungsweise

der Hubsteuereinrichtungen gemäß dem Stand der Technik.

Gemäß Fig. 1 wirkt das elektrische Ausgangssignal

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

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

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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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 ist

   3. 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.