Einrichtung zum Verhindern des Überregelns. Es sind Regeleinrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen die Regelbewegung von dem Geschwindigkeitsunterschied zweier Glieder abhängt, von denen das eine mit einer dem Sollwert, das andere mit einer dem Istwert der zu regelnden Grösse entsprechen den Geschwindigkeit angetrieben wird. So bald ein geeignet gewähltes zeitliches Inte gral des Geschwindigkeitsunterschiedes er reicht ist, wird dabei ein Regelschritt aus gelöst. Eine nach diesen Grundsätzen her gestellte Regelvorrichtung neigt aus mehr fachen Gründen zum Pendeln.
Zunächst ist schon deswegen die Pendelneigung gross, weil selbst .die geringsten Geschwindigkeits unterschiede im Laufe der Zeit einen Regel schritt auslösen, durch den die Geschwindig keit des Istwertes in einem Masse verändert wird, welches zu einem allerdings entgegen gesetzt gerichteten, aber wesentlich grösserem Geschwindigkeitsunterschied führt, als dieser vor dem Regelschritt vorhanden war. Ausser- dem kommt es auch vor, dass der eingestellte zeitliche Integralwert des Geschwindigkeits unterschiedes gerade in dem Augenblick er reicht wind, wo die Geschwindigkeiten beider Vergleichsglieder sich wieder nähern, wo also die Auslösung eines Regelschrittes nicht mehr erforderlich, ja sogar unerwünscht ist.
Gemäss der Erfindung sind, um die oben näher erläuterte Neigung zum Pendeln zu unterdrücken, Mittel vorgesehen, um die Grösse des Regelschrittes von der Grösse des Unterschiedes zwischen dem Sollwert uncl Istwert abhängig zu machen.
Mit genügender Annäherung kann man den Unterschied zwischen dem Sollwert und dem Istwert an derjenigen Zeitdauer messen, welche zwischen zwei Regelschritten liegt, so dass man zweckmässig diese Zeitdauer als Mass für die Grössenbemessung des Regel schrittes verwenden kann. Es ist dabei be langlos, ob man von derjenigen Zeitdauer ausgeht, welche zwischen dem Beginn zweier aufeinander folgender Regelschritte liegt oder von der Zeitdauer, welche zwischen der Beendigung des vorangegangenen und dem Beginn des folgenden Regelschrittes liegt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel der Einrichtung nach der Erfindung dargestellt. Über das Relais 1 werden Strom stösse geleitet, deren Häufigkeit dem Istwert der zu regelnden Grösse entspricht, während dem Relais 2 Stromstösse zufliessen, deren Häufigkeit dem Sollwert der Regelgrösse ent spricht und die zum Beispiel mit Hilfe eines von einem Synchronmotor angetriebenen Kol lektors erzeugt werden. Von dem Relais 1 und 2 werden Kontakte 3 und 4 gesteuert, die )\Ticklungen 5 und 6 abwechselnd in um gekehrter Richtung an Gleichstromquellen legen.
Die Wicklungen 5 und 6 sind Teile bekannter Nebenuhrtriebe. Ihre Umpolung hat ,jedesmal eine Drehung um 90 der Z-Anker 7 und 8 zur Folge. Über Schnek- kentriebe 9 und 10 werden von den Z-Ankern koaxiale Wellen 11 und 12 angetrieben. Auf der Welle 11 ist das Feld 13 einer magne tischen auslösbaren Kupplung befestigt, deren Anker 14 auf einer Welle 15 sitzt. Die Welle 15 trägt ausserdem noch einen Arm 16, der an seinem einen Ende einen Doppelkon takt 17 besitzt. Der Kontakt 17 steht mit einem Schleifring 18 in leitender Verbin dung. An dem andern Ende des Armes 16 sind zwei Blattfedern 19 befestigt.
Auf der Welle 12 sitzt ein Arm 20, der zwei als Gegenkontakte des Doppelkontaktes 17 wir kende Kontakte 21 und 22 trägt. Die Kon takte 21 und 22 stehen mit den Schleifringen 23 und 24 in leitender Verbindung. Das andere Ende des Armes 20 liegt zwischen den Blattfedern 19, so dass infolgedessen diese bestrebt sind, die gezeichnete Mittellage der beiden Arme 16 und 20 gegeneinander her zustellen. 25 und 26 sind zwei Relais, von denen Kontakte 27 bis 31 bezw. 32 bis 36 gesteuert werden. 3 7 ist der Anker des Re gelmotors, dessen Feld 38 ständig an Span nung liegt. 39 ist ein verzögertes Relais. Es weist einen Eisenkern 40 auf, der von einer Spule 41 beeinflusst wird und auf ein Ritzel 42 einwirkt, das in ein Zahnrad 43 eingreift.
Das Zahnrad 43 trägt einen Nocken 44, mit dem es von einer Feder 45 gegen einen festen Anschlag 46 gezogen wird. 47 ist ein Dop pelkontakt, der von den Nocken 44 betätigt wird, und 48 ist ein elektrisch erregtes Mag- nets5@stem, das dämpfend auf die Bewegung des Rades 43 einwirkt. 49 ist ein Wechsel stromsynchronmotor und 50 eine Spannungs quelle für diesen Motor. Über ein Zahnrad vorgelege 51 treibt der Motor 50 eine Welle 52 an, auf .der das Gehäuse 53 einer magne tischen Kupplung befestigt ist. Koaxial zu der Welle 52 ist eine Welle 55 angeordnet, die den Anker 56 der Magnetkupplung und eine Schaltwalze 57 trägt. Eine Feder 58 ist bestrebt, die Schaltwalze 5 7 in ihre Aus gangsstellung zurückzuführen. Auf der Schaltwalze 57 schleifen die Bürsten 59 bis 64.
Der Deutlichkeit halber ist in der Abb. \? eine Abwicklung der Schaltwalze gezeigt. Der Pfeil zeigt die Bewegungsrichtung der Walze an, wenn diese mit dem Motor 49 ge kuppelt ist. Die Linie a gibt die Stellung der Bürsten 59 bis 64 bei der Ausgangsstel lung der Schaltwalze, und die Linie b die Bürstenstellung nach erreichter Endstellung der Schaltwalze 57 an. 65 ist ein Relais, von dem ein Doppelkontakt 66 betätigt wird.
Die Wirkungsweise der oben beschrie benen Einrichtung erklärt sich wie folgt: Die Z-Anker 7 und 8 werden mit Geschwin digkeiten angetrieben, welche dem Istwert bezw. dem Sollwert der zu regelnden Grösse entsprechen. Infolgedessen drehen sich auch die \V#Tellen 11. und 12 mit entsprechenden Geschwindigkeiten. Solange die magnetische Kupplung 13 eingeschaltet ist, nimmt die Welle 15 an der Drehung der Welle 11 teil.
Nenn die Sollgeschwindigkeit und die Ist geschwindigkeit einander gleich sind, das heisst, der gewünschte Betriebszustand ein gehalten wird, dann laufen beide Arme 16 fand 20 mit gleicher Geschwindigkeit um, so dass es zu einer Berührung der Kontakte 1 1 und 21 bezw. 17 und 22 nicht kommen kann.
Sobald jedoch die Istgeschwindigkeit sieh ändert, dann wird nach mehr oder minder langer Zeit der Kontakt 17 entweder mit dem Kontakt 21 oder mit dem Kontakt 22 zur Berührung kommen. Vorausgesetzt, dass es zu einer Berührung zwischen dem Kon takt 1.7 und dem Kontakt 21 kommt, wird zunächst folgender Stromkreis geschlossen: Von dem Pluspol einer Stromquelle über den Schleifring 1.8, den Kontakt 17, den Kontakt 21, den Schleifring 23, das Relais 26 und den Kontakt 30 zum Minuspol der Strom quelle. Infolgedessen wird das Relais 26 erregt, und die von ihm gesteuerten Kontakte werden in ihre obere Stellung gebracht.
Da durch werden nebeneinander folgende Strom kreise hergestellt: Von dem Pluspol einer Stromquelle über Kontakt 47, des Zeitrelais 39, über die Wicklung 41, den Haltekontakt 32, die Relaisspule 26 und den Kontakt 30 zum Minuspol der Stromquelle. Die Er regung des Relais 26 ist somit unabhängig davon geworden, ob der Kontaktschluss zwi schen 17 und 21 noch länger aufrecht erhal ten bleibt.
Ausserdem wird ein Stromkreis geschlossen, der von dem Pluspol der Strom quelle über den Kontakt 33, den Anker 37 des Regelmotors und den Kontakt 34 zum .Minuspol der Stromquelle führt. Der Regel- _ motor beginnt also zu laufen. Weiterhin wird der Kontakt 35 geöffnet, so dass das Gegenrelais 25 nicht ansprechen kann. Schliesslich wird der Kontakt 36 unterbro chen und dadurch der Motor 49 stillgesetzt. Tnfolgedessen bleibt die Schaltwalze in der von ihr erreichten Stellung stehen.
Durch die Erregung der Wicklung 41, die über Kontakt 32 in Reihe mit der Wicklung des Relais 26 geschaltet ist, wird das Zeitrelais 39 in Bewegung gesetzt. Dieses läuft mit einer Geschwindigkeit ab, welche von der Stellung der Schaltwalze abhängig ist, da die Spule des Dämpfermagnetes 48 über den. auf der Schaltwalze befindlichen Widerstand an Spannung liegt.
Sobald nun das Rad 43 des Zeitrelais sich in Richtung des eingezeich neten Pfeils so weit gedreht hat, dass von dem Nocken 44 der Kontakt 47 betätigt wird, wird zunächst der Haltestromkreis des Relais 26 unterbrochen, so dass das Relais abfällt, dabei den Motor 37 stillsetzt und die Regelung für einen neuen Regelimpuls vorbereitet. Ausserdem wird über den Kon takt 47 ein Stromkreis geschlossen, der von dem Pluspol einer Stromquelle über den Kontakt 47 und das Relais 65 zum Minuspol der Stromquelle führt. Das Relais 65 hebt seine Kontakte 66 an und schaltet sich da durch in einen Haltestromkreis, der vom Minuspol einer Stromquelle über das Relais 65, den obern Kontakt 66, die Bürste 64 und die Bürste 63 zum Pluspol der Stromquelle verläuft.
Gleichzeitig wird an den Kontak ten 66 der Haltestromkreis der Magnetkupp lung 53 unterbrochen, so da.ss diese vorüber gehend ausgelöst wird und die Feder 58 die Schaltwalze in die Anfangsstellung zurück führen kann. Sobald die Schaltwalze ihre Anfangsstellung erreicht hat, ist die Verbin dung zwischen den Bürsten 63 und 64 auf gehoben, so da.ss auch der Haltestromkreis für das Relais 65 unterbrochen ist und die Kontakte 66 wieder in ihre untere Lage zu rückfallen können. Der Erregerstromkreis des Relais 65 ist schon früher dadurch unter brochen worden, dass das Rad 43 des Zeit relais von der Feder 45 in seine Ausgangs stellung zurückgeführt wurde.
Gleichzeitig mit dem Abfallen des Relais 26 und den weiteren oben geschilderten Vorgängen ist auch der Kontakt 36 wieder geschlossen wor den, so dass der Motor 49 wieder zu laufen beginnt und 4die Schaltwalze 5 7 wieder in Richtung des eingezeichneten Pfeils in Be wegung setzt. Bei grösseren Abweichungen zwischen dem Istwert und dem Sollwert er folgt sehr schnell ein neuer Regelimpuls, so dass die Schaltwalze nur einen kleinen Teil ihres annähernd 360 betragenden Weges zurücklegen kann. Infolgedessen liegt bei der Auslösung des nächsten Regelschrittes zwischen den Bürsten 59 und 60 nur ein kleiner Widerstand.
Der Dämpfermagnet 48 wird also sehr kräftig erregt, so dass der Ab lauf des Zeitrelais stark verzögert wird und der nächste Regelschritt eine entsprechende Länge erhält. Ist jedoch der Geschwindig keitsunterschied beider Glieder nur klein, dann kann die Schaltwalze nahezu eine volle Umdrehung zurücklegen, ehe der nächste Re gelimpuls erfolgt.
In diesem Falle ist der ganze auf der Schaltwalze angeordnete Wi derstand zwischen die Bürsten 59 und 60 und somit vor die Erregung des Magnetes 48 geschaltet, so dass die Dämpfung nur gering ist und der Regelschritt entsprechend klein bemessen wird. Sind die Geschwindigkeits unterschiede so gering, dass innerhalb einer Umdrehung der Schaltwalze ein neuer Regel impuls überhaupt nicht erfolgt, dann wird am Ende ihres Weges durch Unterbrechung der Verbindung zwischen den Bürsten 61 und 62 der Motor 49 stillgesetzt und durch Un terbrechung der Verbindung zwischen den Bürsten 59 und 60 die Dämpfung des Zeit relais ganz unwirksam gemacht.
Die in der Zeichnung angegebene, bisher in ihrer Wirkung nicht beschriebene magne tische lösbare Kupplung 13 hat den Zweck, ein Überregeln zu vermeiden, das eintreten würde, wenn die -Wellen 11 und 15 starr miteinander gekoppelt wären.
In diesem Falle müsste nämlich, wenn zum Beispiel eine Geschwindigkeitsverminderung des Istgliedes 16 zur Auslösung eines Regelvorganges ge führt hätte, die Istgeschwindigkeit über die Sollgeschwindigkeit erhöht werden, damit die ursprüngliche Relativlage der Arme 16 und 20 wieder erreicht werden könnte. Dieses Überregeln wird dadurch vermieden, dass jedesmal nach Auslösen eines Regelimpulses die parallel zum Motor 37 geschaltete Kupp lung 13, die von einer Feder betätigt und durch die Magnetwicklung gelöst wird, vor übergehend unwirksam gemacht wird,
so dass die Arme 16 und 20 infolge der Wirkung der Blattfedern 19 urigehindert ihre ursprüng liche Relativlage zueinander einnehmen kön nen. Erst nach Beendigung des Regelschrit tes wird der Stromkreis der Kupplung 13 wieder unterbrochen, so dass diese die Ver bindung zwischen den Wellen 11 und 15 wie der herstellen kann.
In den Abb. 3 und 4 ist an einem Aus führungsbeispiel gezeigt, wie man das Zeit- relais ganz entbehrlich machen kann. Der besseren Übersichtlichkeit halber sind die mit den Bezugszeichen bis 24 versehenen Teile der Steuerung fortgelassen. Im übrigen be zeichnen die gleichen Bezugszeichen wieder dieselben Teile wie in Abb. 1. An Stelle der untersten, in dem Ausführungsbeispiel gemäss Abb. 1 von .den Relais 25 und 2-6 betätigten Kontakte 31 und 36 sind zwei Kontakte 70. 71 getreten. Die Schaltwalze 72 ist unmittel bar gekuppelt mit der Welle 52. Eine Rück führungsfeder ist nicht mehr vorhanden. Auf der Schaltwalze schleifen vier Bürsten 73 bis 76.
Die Abwicklung der Schaltwalze ist in der Abb. 4 besonders dargestellt. Die Wir kungsweise erklärt sich wie folgt: Nach Be endigung eines Regelschrittes bleibt die Schaltwalze in einer Stellung stehen, in der die Bürsten in der in der Abb. 4 mit c be zeichneten strichpunktierten Linie sich befin den. In dieser Stellung ist nämlich der Stromkreis des Motors 49 zwischen den Bür sten 73 und 74 unterbrochen.
Sobald nun durch einen Regelimpuls eines der Relais 25 und 26 erregt wird, wird auch einer der Kon takte 70 oder 71 geschlossen. Über den ge schlossenen Kontakt wird der Motor 49 vor übergehend an Spannung gelegt, so dass er zu laufen beginnt und dabei durch Fort bewegung der Schaltwalze 72 in Pfeilrich tung den Kontakt zwischen den Bürsten 73 und 74 herstellt. Die weitere Bewegung des Alotors 49 und somit auch der Schaltwalze 72 ist unabhängig von der Dauer des dem Relais 25 oder 26 bewirkten Kontaktschlusses.
Gleichzeitig mit dem Kontakt 70 oder 71 ist von dem erregten Relais 25 oder 26 auch einer der Kontakte 27 oder 32 geschlossen worden, so dass der Erregerstromkreis des Relais 25 bezw. 26 über den Kontakt 35 bezw. 30 und -die Bürsten 75 und 76 geschlos sen ist. Das Relais ?5 oder 26 bleibt infolge dessen so lange erregt, bis an der in Abb. 4 mit d bezeichneten Stelle der Stromkreis zwi schen den Bürsten 75 und 76 unterbrochen wird.
Diese Zeitspanne ist klein, wenn die Schaltwalze 72 aus ihrer Anfangsstellung anläuft, .da bereits nach kurzer Zeit der ge- ringe Abstand e zwischen den mit c und d bezeichneten Linien zurückgelegt ist. An der mit d bezeichneten Stelle wird jedesmal der Regelschritt beendet und gleichzeitig beginnt eine neue, nahezu ganze Umdrehung der Schaltwalze. Je schneller also nach .der Be endigung des vorangegangenen Regelschrittes der nächste Regelimpuls gegeben wird, um so grösser ist der Weg, den die Schaltwalze noch bis zum Erreichen der mit d bezeichneten Stellung zurückzulegen hat und um so grö sser wird der Regelschritt. Durch die Um drehungszeit der Schaltwalze ist also eine konstante, beliebig einstellbare Zeitspanne gegeben.
Von dieser Zeitspanne wird jedes mal ein Betrag abgezogen, welcher dem Ab stand zweier aufeinanderfolgender Regel schritte entspricht und :der verbleibende Rest bestimmt die Dauer des Regelschrittes. Diese wird also um so kleiner, je grösser .die Ab stände zwischen den einzelnen Regelschrit ten werden, das heisst je geringer die Ab weichungen der Soll- und Istgeschwindigkeit voneinander sind.
Durch die Verwendung der Schaltwalze 72 ist ein Zusammenhang zwischen dem Ab stand zweier Regelschritte und der längsten Dauer eines Regelschrittes insofern gegeben, als der längste Regelschritt etwa dem gröss ten Abstand zwischen zwei Regelschritten entspricht. Diesen Nachteil kann man be heben -und die Regelschrittdauer von dem gewünschten grössten Abstand zwischen zwei Regelschritten .dadurch unabhängig machen, dass zum Beispiel ein Widerstand 78 in den jenigen Teil des Stromkreises des Motors 49 eingeschaltet wird, welcher von den Bürsten 73 und 74 unter Spannung gesetzt wird.
Dadurch wird erreicht, dass die Schaltwalze langsamer läuft während der Pause zwischen zwei Regelschritten und .eine gewünschte höhere Geschwindigkeit während der Aus führung eines Regelschrittes annimmt.