DE1016803B - Einrichtung zur wegabhaengigen elektrischen Fernverstellung und/oder zur Fernanzeigeder Stellung von Steuerorganen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Sowohl zur elektrischen Fernverstellung als auch zur Fernanzeige der Stellung von Steuerorganen wird vielfach die Differenz zweier dem Soll- und Istwert der Einstellung proportionaler Spannungen zur Beeinflussung des auf den Regler des Steuerorgans wirkenden Verstellmotors verwendet. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit von Steuer- und Regeleinrichtungen sind bereits Anordnungen angegeben, bei denen bei einem Vergleich zwischen Soll- und Istspannung in Brückenschaltung in die Magnetspulen enthaltenden Brückenzweige eine zusätzliche Spannung eingeleitet wird. Weiter ist eine Anordnung bekanntgeworden, bei der ein für eine Fernsteuerung bestimmter Verstellmotor unmittelbar im Differenzstromkreis angeordnet ist, wobei zur beschleunigten Abbremsung des Motors auch noch die Wicklung eines Magnets in den Differenzstromkreis gelegt ist.

Eine besonders einfache Lösung für eine elektrische Ferneteuerung besteht darin, daß auf der Geber- und Empfängerseite je ein Potentiometer angeordnet ist, deren veränderbare Abgriffe beispielsweise über die Erregerwicklung des Verstellmotors miteinander verbunden werden. Wird der Potentiometerabgriff auf der Geberseite in eine andere Stellung gebracht, so entsteht zwischen den beiden Potentiometerabgriffen eine Spannung, die einen Strom durch die Erregerwicklung zur Folge hat. Der Abgriff des Potentiometers ist auf der Empfängerseite mit dem Verstellmotor mechanisch verbunden. Wird nun durch die Spannung zwischen den beiden Potentiömeterabgriffen der Verstellmotor erregt, so verstellt er zugleich mit dem Regler des Steuerorgans den Abgriff des Potentiometers auf der Empfängerseite so lange, bis zwischen dem Abgriff des Potentiometers auf der Geberseite und dem auf der Empfängerseite Potentialgleichheit besteht und dadurch der Strom durch die Erregerwicklung gleich Null wird. Es ist dies die sogenannte wegabhängige Steuerung, da der Weg des Potentiometerabgriffs ein Maß für die Größe der Verstellung bildet. Eine derartige Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß zwischen der Spannungsdifferenz und der Stellungsdifferenz der beiden Potentiometerabgriffe lineare Abhängigkeit besteht. !>■ die Verstelleinrichtung aber so ausgelegt sein muß. daß sie die größte auftretende Spannung bei maximaler Abweichung der Potentiometerabgriffe verträgt, ist die Ansprechgenauigkeit und die Verstellgeschwindigkeit bei kleinen Abweichungen, also bei feinstufiger Steuerung in der Nähe der Nullage äußerst geling, wenn nicht ganz unzureichend.

Dieser Nachteil läßt sich nach der Erfindung dadurch vermeiden, daß die Differenzspannung an die Reihenschaltung eines konstanten und eines strom- oder spannungsabhängigen Widerstandes gelegt w!r' Einrichtung zur wegabhängigen

elektrischen Fernverstellung und/oder

zur Fernanzeige der Stellung

von Steuerorganen

Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke

Aktienges ells chaf t,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Rudolf Winckler, Aschaffenburg,
ist als Erfinder genannt worden

und daß das Glied, das den auf den Regler wirkeiKkn Verstellmotor steuert, an die Spannung des spannungsabhängigen Widerstandes abgeschlossen wird. In Fig. 1 sei die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Zwischen den beiden Gleichspannung führenden Leitern P und Λ^τ ist auf der Geberseite das Istwertpotentiometer 1 und auf der Empfängerseite das Sollwertpotentiometer 2 angeordnet. Die beiden Spannungsabgriffe sind über einen konstanten Widerstand 3 und einen strom- oder spannungsabhängigen Widerstand 4 miteinander verbunden. Dabei ist es zweckmäßig, für den Widerstand 4 einen solchen mit negativer Charakteristik zu verwenden. Parallel zu dem Widerstand 4 liegt beispielsweise die Erregerwicklung 5 des mit dem Abgriff des Potentiometers 2 in Verbindung stehenden Verstellmotors. Statt dessen kann natürlich auch die Erregerwicklung des den Verstellmotor speisenden Generators oder die Relais zur Betätigung des Verstellmotors zum Widerstand 4 parallel geschaltet werden. Bei dieser Schaltung ergibt sich infolge des zunächst noch großen Ohmwertes des Widerstandes 4

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ein steller Spannungsanstieg bei geringen Spannungsabweichungen. Durch das Absinken des Ohmwertes mit steigender Spannung bzw. steigendem Strom bei größerer Stellungsdifferenz der beiden Potentiometerabgriffe wird der Spannungsanstieg im weiteren Verlauf abgeflacht. Man kann also auf diese Weise erreichen, daß bereits bei kleinen Potentialdifferenzen eine hohe Ansprechgenauigkeit und Verstellgeschwindigkeit erreicht wird, ohne bei großen Abweichungen in den Stellungen der Abgriffe an den Potentiomeiern 1 und 2 unzulässig hohe Spannungen an der Erregerwicklung 5 zu erhalten. Für den strom- oder spannungsabhängigen Widerstand 4 können z. B. Stabilisatoren, vormagnetisierte Drosseln oder mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung parallel geschaltete Gleichrichterzellen verwendet werden.

In Adelen Fällen ist es erforderlich, die Spannung für die Betätigung der Verstelleinrichtung zu verstärken. Es können hierfür an sich bekannte Verstärker, z. B. Röhrenverstärker, Magnetverstärker od. dgl., verwendet werden. Die gewünschte Abhängigkeit zwischen der Ausgangsspannung des Verstärkers und dem Verstellweg kann durch geeignete Auslegung des Verstärkers unter Ausnutzung der Sättigung hervorgemfen werden.

Eine derartige \^rerstärkung der Verstellspannung ist nahezu unerläßlich, wenn gemäß der weiteren Erfindung statt der Potentiometer 1 und 2 in Fig. 1 jeweils zwei in Reihe geschaltete Fotozellen verwendet sind, deren Beleuchtungsstärke beispielsweise mittels einer veränderlichen Blende steuerbar ist. Eine derartige Fotozellensteuerung hat den erheblichen Vorteil, daß die verhältnismäßig störanfälligen Schleifkontakte der Potentiometer fortfallen und außerdem eine absolut stetige Regelung erreicht werden kann.

An Hand des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels sei eine Steuerung mit Fotozellen erläutert. Dabei ist angenommen, daß es sich um die Steuerung eines elektrischen Schiffsantriebes handeln soll. Es sollen z. B. die Leonardregler des Fahrantriebs von der Brücke aus fernverstellt werden und die Regler-Stellung zur Brücke zurückgemeldet werden. Sämtliche Fotozellen 21 bis 26 sind paarweise in Reihe zwischen die beiden Gleichspannung führenden Leiter P und N geschaltet. Jede dieser Fotozellen wird durch eine kleine Glühlampe 211, 221, 231, 241, 251 und 261 beleuchtet. Als Geber für die Fernverstellung dienen auf der Brücke des Schiffes die Fotozellen 21 und 22 mit den Lampen 211 und 221 sowie einer Blende 27.

Diese Blende 27 kann beispielsweise in der in Fig. 3 skizzierten Art ausgeführt werden. Sie möge aus einer lichtundurchlässigen Platte bestehen, in welcher zwei lichtdurchlässige öffnungen 271 und 272 in· der Art angeordnet sind, daß in der Nullstellung der Blende die Glühlampen 211 und 221 gerade noch beide verdeckt sind oder beide gleichmäßig stark auf die Fotozelle scheinen. Sobald die Blende nach der einen oder anderen Richtung aus der Nullage verstellt wird, gelangt ein mit wachsender Verstellung größer werdender Lichtstrahl durch die entsprechende Öffnung 271 oder 272 auf die zugehörige Fotozelle 21 oder 22. Dabei ist die Form der Lichtausschnitte 271, nicht unbedingt an die in der Fig. 3 dargestellte Keilform gebunden. Wesentlich ist jedoch, daß die Blende die Beleuchtungsstärke und dementsprechend den Widerstand der Fotozelle steuert. Wird z. B. die Blende 27 in Richtung V verstellt, so steigt die Beleuchtungsstärke der Fotozelle 22 mit zunehmender Blendenverstellung. Damit ändert sich der Widerstand der Fotozelle und somit das Potential im Punkt a. Dieser Punkt entspricht dem Spannungsabgriff am Potentiometer 1 der Fig. 1; dem Potentiometer 2 der Fig. 1 entspricht im Maschinenraum der Empfänger mit den Fotozellen 25, 26, den zugehörigen Glühlampen 251 und 261 und der Blende 29. Der Punkt b entspricht dem Spannungsabgriff am Potentiometer 2 der Fig. 1. Zwischen den beiden Punkten a und b kann nun eine Einrichtung entsprechend Fig. 1 angeordnet sein oder aber, was bei den geringen zn= lässigen Strömen für die Fotozelle zweckmäßiger ist, ein oben beschriebener Verstärker mit Strombegrenzungseinrichtung. Der von der Potentialdifferfüz zwischen den Punkten α und b beeinflußte, nicht dargestellte Verstellmotor wirkt sowohl auf den Leonard^ regler als auch auf die Blende 28 und verstellt diese so lange, bis zwischen den Punkten α und b Potentialgleichheit besteht.

Zur Rückmeldung der eingestellten Reglerstellong müßte nunmehr an sich die gleiche Einrichtung nochmals angeordnet werden. Gemäß einem weiteren Erfmdungsgedanken kann jedoch der Aufwand an Schalt- und Steuermitteln verringert werden, indem der Empfänger im Maschinenraum mit den Fotozellen 25, 26 und den zugehörigen Glühlampen und der Blende zugleich als Geber für die RuckmSUflflg dgr eingestellten Reglerstellung dient. Es wird danllllllii,,, der Brücke lediglich noch ein Fernstellungsempfanger benötigt mit den Fotozellen 23, 24, den Glühlampen

231 und 241 und der Blende 28, welche von einen!

zweiten Verstellmotor so lange verstellt wird, bis auch zwischen den Punkten b und c Potentialgleichheit besteht. Die Verstellung der Blende 28 gibt dann ein Maß für die Größe der Verstellung des Leonardreglers an. Zu diesem Zweck kann an der Blende 28 ein Zeiger mit einer Skala angeordnet werden.

Die Verstärkung der abgegriffenen Spannung kann auch in der Weise erfolgen, daß gemäß Fig. 4 jeder, Fotozelle eine Verstärkerröhre nachgeschaltet ist₍(3ie durch die Fotozelle gesteuert wird. Es werden dann nicht je zwei Fotozellen, sondern jeweils zwei Verstärkerröhren hintereinandergeschaltet.

Claims (4)

Patentansprüche·

1. Einrichtung zur wegabhängigen elektrischen Fernverstellung und/oder zur Fernanzeige der Stellung von Steuerorganen, bei der die Differenz zweier im Soll- und Istwert der Einstellung proportionaler Spannungen zur Beeinflussung des auf den Regler des Steuerorgans wirkenden Verstellmotor dient, dadurch gekennzeichnet, daß.^jlie Differenzspannung an die Reihenschaltung eines konstanten und eines strom- oder spannungsabhängigen Widerstandes gelegt ist und das den auf den Regler des Steuerorgans wirkenden Verstellmotor steuernde Glied (Erregerwicklung) an die Spannung des spannungsabhäagigen Widerstandes angeschlossen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der dem SoIl- und Istwert der Einstellung proportionalen Spannungen jeweils zwei in Reihe geschaltete Fotozellen verwendet sind, deren Beleuchtungsstärke beispielsweise mittels einer veränderbaren Blende steuerbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Fotozellen ab-

gegriffene Spannung vor der Bildung der Differenz über Verstärker (Röhren-, Magnetverstärker) geführt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Rückmeldung der durch Fernverstellung eingestellten Lage des Steuer-

organs der Empfänger der Fernverstellung gleich als Geber für die Rückmeldung dient.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 870 571, 554 291, 964.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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