DD149129B1

DD149129B1 - Schaltungsanordnung zur regelgrenzenbewertung bei proportionalreglern

Info

Publication number: DD149129B1
Application number: DD21901180A
Authority: DD
Inventors: Herbert Pietrucha
Original assignee: Herbert Pietrucha
Priority date: 1980-02-12
Filing date: 1980-02-12
Publication date: 1987-03-25
Also published as: DD149129A1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Regelgrenzenbewertung bei Proportionalreglern für pilotgeregelte Verstärker in trägerfrequenten Nachrichtenübertragungsanlagen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Trägerfrequente Signale werden über Kabel- bzw. Freileitungsstrecken übertragen, deren Dämpfung frequenzabhängig ist. Neben den frequenzabhängigen Dämpfungsunterschieden der Übertragungsstrecke, die durch Entzerrungseinrichtungen kompensiert werden, treten noch zeitabhängige Dämpfungsänderungen auf, die durch langsame Dämpfungsänderungen durch Kabeltemperatur, die von den Kabeleigenschaften abhängig sind, ebenfalls langsame stetige Abweichungen als Folge der unvollkommenen Ausregelung der Kabeltemperaturänderungen, die von den Eigenschaften der Entzerrer abhängen und Sprünge begrenzter Amplitude als Folge von Schaltmaßnahmen bzw. Störungen infolge Koronaentladungen an Freileitungen hervorgerufen werden.

Die auftretenden Dämpfungsänderungen werden mittels Piloten zur Regelung und Überwachung in geregelten Verstärkern in einem bestimmten Maße ausgeregelt, um einen zuverlässigen Geräusch- und Klirrabstand nicht zu überschreiten, und gegen unzulässige Pegeländerungen überwacht.

Die Überwachung erfolgt üblicherweise am Ausgang der geregelten Verstärker, und bei Überschreitung einer festgelegten Grenze wird Alarm ausgelöst sowie die Regelung unterbrochen, indem der innegehabte Verstärkungswert gespeichert oder auf einen festen Verstärkungswert umgeschaltet wird.

Durch Karlhans Seidler in Taschenbuch der Fernmeldepraxis, Verlage Schiele und Schön, Berlin (W) 1978, S. 191 wurde bekannt, daß der Pegel am Ausgang der geregelten Verstärker überwacht und bei Abfall des Ausgangspegels um einige Dezibel Alarm ausgelöst sowie auf mittlere Verstärkung umgeschaltet wird.

Des weiteren ist durch die Patentschrift DE-OS 2235445 bekannt geworden, daß durch den Vergleich der dem Ausgangspegel des geregelten Verstärkers proportionalen Pilotgleichspannung mit einer dem Verstärkungsgrad des geregelten Verstärkers proportionalen Spannung ein Überwachungskriterium gewonnen wird, das von der Regelreserve abhängig ist. Diese Einrichtungen signalisieren ebenfalls erst bei einer größeren Pegelabweichung am Ausgang des geregelten Verstärkers. Sie bewerten sowohl Unter- als auch Überpegel, der langsam oder plötzlich auftreten kann und nicht mehr ausregelbar ist, und schalten bei Regelbereichsüberschreitung auf einen festen Verstärkungswert oder auf Speicherung des innegehabten Verstärkungswertes um.

Die Patentschrift DE-OS 2651373 beschreibt eine Reglerendstellungsalarmierung, bei welcher die Bewertung einer über festgelegte Grenzwerte hinausgehende Abweichung des Pilotpegels sowohl bei Unterpegel als auch bei Überpegel erst nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit, die größer als die Regelzeit ist, erfolgt. Zur Gewährleistung einer ausreichenden Unempfindlichkeit gegen ausregelbare Sprünge ist eine Bewertung des Ausgangspegels erst bei einer Abweichung von einigen Dezibel möglich. Insbesondere bei langsamen Leitungsreglern muß eine große Integrationszeit von ca. 10 Minuten realisiert werden. Andererseits ist eine kurze Erholzeit der Bewertungseinrichtung erforderlich. Beide Maßnahmen erfordern einen entsprechend hohen technischen Aufwand. Nachteilig bei den genannten Anordnungen ist, daß die Bewertung der Regelgrenzen erst bei einer größeren Abweichung des Ausgangspegels vom Sollwert möglich ist, weil ein bestimmter Mindestabstand zu den ausregelbaren Pegelsprüngen eingehalten werden muß. Dadurch kann der nachfolgende Regler ebenfalls einen Eingangspegel vorfinden, der nicht mehr im Regelbereich liegt. Die Übertragungsqualität der Strecke wird bis zur Beseitigung des Mangels beeinträchtigt. Eine Speicherung des Verstärkungswertes des geregelten Verstärkers bei starker Abweichung des Ausgangspegels vom Sollwert erscheint fragwürdig. Im Falle einer Umschaltung auf mittlere Verstärkungswerte wird die Abweichung des Ausgangspegels vom Sollwert noch um den Wert des halben Regelumfanges vergrößert, so daß eine Umschaltung auf eine Ersatzstrecke notwendig ist, wenn sich der Regler nicht am Ende einer Verbindung befindet.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Anordnung zur störsicheren Bewertung der unteren und oberen Regelgrenze von Proportionalreglern anzugeben, die mit geringem schaltungstechnischen Aufwand eine Alarmierung der Regelgrenzenüberschreitung bereits bei einer Änderung des Ausgangspegels des Regelverstärkers von wenigen Zehntel Dezibel gestattet und unter anderem für Leitungsregler mit Kombination von Kondensatorspeicher und MOSFET-Stellglied anwendbar ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Regelgrenzenbewertung bei Proportionalregler für pilotgeregelte Verstärker der Nachrichtenübertragungstechnik anzugeben, welche es gestattet, die Erschöpfung der Regelreserve bereits bei einer geringen Abweichung des Ausgangspegels vom Sollwert zu signalisieren und eine Speicherung des Verstärkungswertes des geregelten Verstärkers bei einem Ausgangspegel zu ermöglichen, der noch im zulässigen Toleranzbereich liegt. Darüber hinaus soll eine weitgehende Unempfindlichkeit gegen kurzzeitige Störungen, die über die verfügbare Regelreserve hinausgehen, unter Ausnutzung der verfügbaren Regelreserve für ausregelbare Sprünge erreicht werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, zur Regelgrenzenbewertung bei Proportionalreglern für pilotgeregelte Verstärker der Nachrichtenübertragungstechnik mit dem Komparator für den Soll-Ist-Vergleich des Reglers, dem Verstellzeitglied, dem Stellglied, dem geregelten Verstärker, dem Pilotempfänger mit Gleichrichter und dem Bewerter für die obere und untere Regelgrenze zwischen dem Komparator für den Soll-Ist-Vergleich des Reglers und dem Verstellzeitglied ein Regelbereich-Begrenzer angeordnet ist und der Ausgang des Komparators für den Soll-Ist-Vergleich, an dem die verstärkte Regelabweichung anliegt, in bekannter Weise über ein Integrationsglied mit einer Integrationszeitkonstante größer oder annähernd gleich der Verstellzeitkonstante mit dem Eingang des Komparators zur Bewertung der unteren Regelgrenze mit Hysterese und/oder mit dem Eingang des Komparators zur Bewertung der oberen Regelgrenze mit Hysterese verkoppelt ist derart, daß die Einschalt- bzw. Ausschaltschwelle beider Komparatoren für die Regelgrenzenbewertung jeweils im steilen Spannungsanstieg am Ausgang des Komparators für den Soll-Ist-Vergleich in Abhängigkeit von der Änderung des Eingangspegels beim Überschreiten der unteren oder oberen Regelgrenzen liegen.

Ausführungsbeispiel

Anhand von einem in Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung

Fig. 2 eine Darstellung des prinzipiellen Verlaufes der Ausgangsspannung U₃ des Komparators für den Soll-Ist-Vergleich in

Abhängigkeit von der Änderung des Eingangspegels AP₈ Fig.3 eine detaillierte Ausführung der Schaltungsanordnung zur Regelgrenzenbewertung bei Proportionalreglern

Gemäß Fig. 1 ist der Regelkreis eines in der trägerfrequenten Nachrichtenübertragungstechnik üblichen Proportionalpegelreglers gebildet aus dem geregelten Verstärker 5, dessen Ausgangspegel des TF-Signals P_a bei Änderung des Eingangspegels des TF-Signals P₈ in einem gewissen Bereich, z. B. ΔΡ_β = ±5dB, mit Hilfe des Regelpiloten mit dem Pegel P_aP annähernd konstant gehalten wird, dem Komparator 1, der den Istwert Ü_p des im Pilotempfänger 6 herausgefilterten, U_ref ι vergleicht, dem Verstellzeitglied 3 zur Festlegung der Verstellgeschwindigkeit des Reglers und dem Stellglied 4, das die Verstärkung des geregelten Verstärkers 5 in Abhängigkeit von der Stellgröße U_st gegensinnig zur Eingangspegeländerung ΔΡ_β verstellt.

Beim Proportionalregler ist die bleibende Regelabweichung AP_a proportional der Abweichung des Einganspegels AP_e von seinem Nennpegel

APa = -J^ .

wobei K als Kompressionsverhältnis bezeichnet ist.

Am Ausgang des Komparators 1 für den Soll-Ist-Vergleich ergibt sich eine Änderung der Ausgangsspannung von

AU_a const, χ j К

die bei großem Kompressionsverhältnis, z. B. K > 20, relativ gering ist. Überschreitet der Mittelwert von P_e den Regelbereich, so gerät der Regler in die Begrenzung. Dann ist

SP₃ = 6P₈ und

AU₃ const, χ SP₈ л

wenn gemäß Fig. 1 der Begrenzer 2, der den Regelbereich festlegt, zwischen dem Komparator 1 und dem Verstellzeitglied 3 eingefügt ist. Der steile Anstieg der Ausgangsspannung U₃ des Komparators 1 in Abhängigkeit von AP₆ bei Regelgrenzenüberschreitung gemäß Fig.2 wird erfindungsgemäß für die Regelgrenzenbewertung genutzt. Zur Unterdrückung der überlagerten Kurzzeitstörungen ist die Ausgangsspannung U₃ des Komparators 1 über das Integrationsglied 7 den Komparatoren zur Bewertung der oberen und unteren Regelgrenze 8; 8' zum Vergleich mit den Referenzspannungen U_ref2 und U_ref3 und Bildung eines Alarmsignals A nach Verknüpfung mittels Oderglied 9 zugeführt. Das Alarmsignal A kann auch in bekannter Weise zur Umschaltung des Reglers auf Speicherung dienen.

Damit die Störungen innerhalb des Regelbereiches annähernd den gleichen Einfluß auf die Spannung am Ausgang des Integrationsgliedes 7 wie auf die Stellspannung U_s, ausüben, sollte das Integrationsglied 7 und Versteilzeitglied 3 die gleichen Ubertragungseigenschaften haben Da das praktisch nur begrenzt möglich ist, ist es vorteilhaft, die Integrationszeitkonstante zur Erreichung eines gunstigen Verhaltens bei großen Pegelsprungen, die durch einen gesonderten, hier nicht beschriebenen Sprungbewerter erfaßt werden sollten, großer oder gleich der Verstellzeitkonstante zu wählen Dabei können auch elektronische Schaltungen, wie ζ B Miller-Integrator, zur Erzeugung der gewünschten Zeitkonstante dienen Mit Fig 3 soll die Schaltungsanordnung zur Regelgrenzenbewertung bei Proportionalreglern fur pilotgeregelte Verstarker der Nachrichtenubertragungstechnikdetailierter erläutert werden An den Ausgang des Komparatorsi fur den Soll-Ist-Vergleich, an dessen invertierenden Eingang der Sollwert der Regelgroße U_reti und an dessen nichtinvertierenden Eingang der negierte Istwert Up der Pilotgleichspannung anliegen und der die verstärkte Regelabweichung U_a liefert, ist der Regelbereich-Begrenzer 2 angeschlossen Der Regelbereich wird dabei durch die vorgespannten Dioden D1 und D2 des Regelbereich-Begrenzer 2 festgelegt

An den Regelbereich-Begrenzer 2 ist das Verstellzeitglied 3 angekoppelt, welches nach einer Verzögerung der Regelabweichung U₃ diese als Stellgroße U_st fur das nachgeschaltete, in Fig 3 jedoch nicht dargestellte MOSFET-Stellglied liefert Über dieses MOSFET-Stellglied kann nicht ohne technische Nachteile, ζ B Klirren, eine der Reglerstellung proportionale elektrische Große abgeleitet werden

Parallel dazu ist zur Unterdrückung der überlagerten Kurzzeitstorungen an den Ausgang des Komparators 1 fur den Soll-Ist-Vergleich des Reglers das Integrationsglied 7 angeschlossen Dieses besteht aus einem RC-Glied mit nachgeschalteten Impedanzwandler!

An diesem Impedanzwandler 7 sind sowohl der invertierende Eingang des Komparators 8, an dessen nichtinvertierenden Eingang die Referenzspannung U_ref2 zur Bewertung der unteren Regelgrenze angelegt ist, als auch der mchtinvertierende Eingang des Komparators 8', an dessen invertierende Eingang die Referenzspannung U_ref3 zur Bewertung der oberen Regelgrenze gefuhrt ist, angekoppelt Der Ausgang beider Komparatoren 8 und 8' ist mit je einem Eingang des aus den Dioden D3 und D4 gebildeten Odergliedes 9 verbunden

Es ist besonders vorteilhaft, die Zeitkonstante des Integrationsgliedes 7 mit dem 1-bis 1,5fachen Wert der Zeitkonstante des Verstellzeitgliedes 3 zu bemessen und beide Zettglieder 3,7 sowie den Regelbereich-Begrenzer 2 auf das gleiche Bezugspotential U_e zu beziehen Der Komparator fur die Bewertung der oberen Regelgrenze 8'wird eingeschaltet, wenn die Komparatorausgangsspannung U_a den Punkt 10 auf der Kennlinie U_a = f (ΔΡ_β) gemäß Fig 2 erreicht hat und wieder ausgeschaltet im Punkt 11 Der Komparator fur die untere Regelgrenzenbewertung 8 wird eingeschaltet, wenn der Punkt 12 erreicht ist und ausgeschaltet im Punkt 13

Bei Regelgrenzenuberschreitung gibt der jeweilige Komparator über das Diodengatter 9 mit den Dioden D3, D4eme positive Alarmspannung A ab

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Schaltungsanordnung zur Regelgrenzbewertung bei Proportional für pilotgeregelte Verstärker der Nachrichtenübertragungstechnik, bestehend aus dem Komparator für den Soll-Ist-Vergleich des Reglers, dem Verstellzeitglied, dem Stellglied, dem geregelten Verstärker, dem Pilotempfänger mit Gleichrichter und den Bewertern für die obere und untere Regelgrenze, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Komparator für den Soll-Ist-Vergleich des Reglers und dem Verstellzeitglied ein Regelbereich-Begrenzer (2) angeordnet ist und der Ausgang des Komparators für den Soll-Ist-Vergleich, an dem die verstärkte Regelabweichung anliegt, in bekannter Weise über ein Integrationsglied (7) mit einer Integrationszeitkonstante größer oder annähernd gleich der Verstellzeitkonstante mit dem Eingang des Komparators (8) zur Bewertung der unteren Regelgrenze mit Hysterese und/oder mit dem Eingang des Komparators (8') zur Bewertung der oberen Regelgrenze mit Hysterese verkoppelt ist derart, daß die Einschalt- bzw. Ausschaltschwelle beider Komparatoren für die Regelgrenzenbewertung jeweils im steilen Spannungsanstieg am Ausgang des Komparators für den Soll-Ist-Vergleich in Abhängigkeit von der Änderung des Eingangspegels beim Überschreiten der unteren oder oberen Regelgrenze liegen.
2. Schaltungsanordnung zur Regelgrenzenbewertung bei Proportionalreglern nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied, das Integrationsglied und der Regelbereich-Begrenzer auf gemeinsamen Potential liegen.