DE1068796B - - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Gesamtheit aller Glieder, die an dem geschlossenen Wirkungsablauf einer Regelung teilnehmen, bildet den Regelkreis, der aus Regelstrecke und Regler besteht. Der Regelkreis ist ein Wirkungskreis, dessen Geschlossenheit eine unabdingbare Voraussetzung für die Regelung ist. Bei Zweipunktreglern wird die zu regelnde Anlage bekanntlich abwechselnd auf die eine und die andere von zwei möglichen Stufen geschaltet. Bei Zweipunkt-Lichtzeigerreglern ist ein Glied des Wirkungskreises der Lichtzeiger, von dessen Lage innerhalb seines Anzeigebereiches es abhängt, welche der beiden Stufen geschaltet wird. Daraus resultiert also die Forderung, daß bei jeder Lage des Lichtzeigers auf der einen Seite eines bestimmten Punktes seines Anzeigebereiches (z. B. Sollwert) die zu regelnde Anlage auf die eine Stufe geschaltet ist und daß bei jeder Lage des Lichtzeigers auf der anderen Seite die Anlage auf die andere Seite geschaltet ist. Für eine korrekte Zweipunkt-Regelung muß diese Forderung in jeder Situation der Regelung erfüllt sein, insbesondere aber, wenn der Lichtzeiger außerhalb der, notwendigerweise zu verwendenden Photozellen zu liegen kommt und diese also nicht mehr beeinflußt, womit selbstverständlich auch seine Wirkung hinsichtlich der geschalteten Stufe aufhört. Diese Forderung muß weiterhin erfüllt sein, wenn der Lichtzeiger unter äußerst kurzzeitigem Überlaufen der Photozellen von der einen Seite des Sollwertpunktes zur anderen Seite übertritt. Hierbei übt der Lichtzeiger seinen Einfluß hinsichtlich der zu schaltenden Stufe nur sehr kurze Zeit aus, und es muß dennoch die der neuen Lage des Lichtzeigers entsprechende Stufe geschaltet werden.

Diese so umrissene Forderung wird von den bekannten Zweipunkt-Lichtzeigerreglern nicht erfüllt. Dies hat seine Ursache darin, daß bei Überschreiten oder kurzzeitigem Überlaufen des von den Photozellen erfaßbaren Bereiches zwischen dem Lichtzeiger und den folgenden Gliedern kein WirkungsSchluß mehr besteht, so daß an dieser Stelle die unabdingbare Geschlossenheit des Wirkungskreises gefährdet ist.

Eine bekannte Regelanordnung zur Überwachung physikalischer Größen benutzt z. B. als Schalter einen Motor oder ein Induktionsscheibenrelais, die beide je nach der Phasendifferenz zweier Wechselströme vor- oder rückwärts laufen und damit entweder ein- oder ausschalten. Diese Anordnung gewährleistet zwar, daß die zu regelnde Anlage auf die richtige Stufe geschaltet ist, auch wenn der Einfluß des Lichtzeigers auf die Photozellen aufhört, sie gewährleistet jedoch nicht die richtige Stufe, wenn die Photozellen vom Lichtzeiger nur äußert kurz überstrichen werden. Da der Motor wie auch das Induktionsscheibenrelais infolge ihrer Reibung und ihres hohen Trägheits-Zweipunkt-Lichtzeigerregler
mit Photozellen-Differenzschaltung

Anmelder:

Wilhelm Nickels,
Kellinghusen (Holst.), Hauptstr. 1

momentes sehr träge arbeitende Schaltgeräte sind und überdies ihre Umschaltzeit durch die Frequenz des Wechselstromes nach unten begrenzt ist, würden sie auf ein schnelles Überstreichen der Photozellen durch den Lichtzeiger allein schon wegen der niedrigen Frequenz technischer Wechselströme nicht mehr ansprechen, ganz abgesehen von ihrer Trägheit. Motor und Induktionsscheibenrelais ändern bei dieser Regelanordnung ihren Schaltzustand vielmehr nur, wenn die zum Umschalten erforderliche Spannung etwa 0,2 Sekunden hindurch vorhanden ist. Bei Störimpulsen werden jedoch die Photozellen vom Lichtzeiger — insbesondere von den für eine empfindliche Regelung lang ausgebildeten Lichtzeigern — mit sehr hoher Geschwindigkeit überstrichen, so daß die Spannung, die den Schalter zum Umschalten bringen sollte, nur in der Größenordnung von Millisekunden vorhanden ist. Die genannte Regelanordnung würde also in einem solchen Falle nicht schalten, womit sich die zu regelnde Anlage nicht auf der richtigen Stufe befinden würde.

Eine weitere bekannte Einrichtung zur Fernanzeige physikalischer Größen, die jedoch nicht als Zweipunktregier ausgebildet ist, benutzt ein Kontaktgalvanometer als Schalter. Ein solches Schaltgerät würde zwar, verwendet in einem Regelkreis, infolge seiner erheblich kürzeren Umschaltzeit als der der oben beschriebenen Schaltgeräte bei einem sehr schnellen Überstreichen der Photozellen durch den Lichtzeiger die Anlage auf die richtige Stufe schalten. Es würde aber in seiner Mittelstellung stehen und damit weder die eine noch die andere Stufe schalten, wenn der Lichtzeiger die Photozellen verläßt. Hieraus

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ist ersichtlich, daß Schaltgeräte, die wie Kontakt- zwei festen Endlagen verwendet werden. Solche Re-

galvanometer arbeiten, für die Zweipunkt-Lichtzeiger- lais sind beispielsweise aus der, Doppelstromtele-

regelung überhaupt nicht brauchbar sind. graphie bekannt.

Ein anderes bekanntes elektronisches Anzeigegerät Bei einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Anverwendet zwei Photozellen, die mittelbar je ein 5 Ordnung wird der Istwert der Regelgröße von einem Relais schalten. Da jedes der beiden Relais unab- Instrument angezeigt, das in der Lage ist, einen hängig vom anderen ein- oder ausgeschaltet sein kann, Spiegel zu tragen. Mit dieser Anzeigevorrichtung hat diese Einrichtung vier Schaltstellungen. Einrich- wird ein Lichtzeiger in Abhängigkeit von der zu tungen mit zwei voneinander unabhängig arbeitenden regelnden Größe gesteuert, wobei sich auf seinem Relais sind also für die Zweipunktregelung nicht io Wege zwei Photozellen oder eine Differentialphotobrauchbar, da diese durch zwei zu schaltende unter- zelle in bekannter Differenzschaltung befinden. Diese schiedliche Stufen charakterisiert ist. Darüber hinaus Photozellen steuern nun verstärkt oder unverstärkt werden in den beiden extremen Lagen des Anzeige- ein polarisiertes Telegraphenrelais mit zwei festen Instrumentes beide Photozellen belichtet, so daß in Endlagen in der Weise, daß bei Mehrbeleuchtung diesen beiden regelungstechnisch konkurrierenden 15 einer Zelle das Relais seine Zunge in die dieser Zelle Fällen der gleiche Regelbefehl gegeben wird. koordinierte Stellung bringt und die Zunge erst dann

Andere bekannte lichtelektrische Zweipunktregler, umschlägt, wenn die andere Photozelle eine Mehrz. B. ein von Lange und Voos angegebener Regler, beleuchtung erhält. Abb. 3 zeigt ein Beispiel für eine benutzen eine einzige Photozelle, wobei die eine oder derartige Anordnung mit zwei Photozellen 6 und 7, andere Stufe geschaltet ist, wenn die Photozelle be- ao deren Photoströme von je einem Gleichstromverstärlichtet ist. Im Falle der unbelichteten Photozelle ker verstärkt werden. Das polarisierte Relais 8 hat in kann der Lichtzeiger auf der einen wie auf der ande- diesem Fall die gleiche Wicklung auf jedem Schenkel ren Seite der Photozelle bzw. des Sollwertpunktes des Magneten oder eine Wicklung mit einer Mittelliegen, so daß auch hier in diesen beiden regelungs- anzapfung und schaltet den Umschaltkontakt 9. Hier technisch konkurrierenden Fällen der gleiche Regel- 25 kann man ungleiches Arbeiten der Verstärkerpentoden befehl gegeben wird. Daraus folgt, daß lichtelektrische durch Veränderung der Schirmgitterspannungen voll-Regler mit nur einer Photozelle nicht zu korrekt ständig abstellen und außerdem auf dem gleichen arbeitenden Zweipunktreglern ausgebildet werden Wege auch das polarisierte Relais elektrisch symmekönnen. trieren.

Die beschriebenen Schwierigkeiten könnten nun 30 Verwendet man jedoch wie in Abb. 4 lichtempfmddadurch behoben werden, daß der Lichtzeiger durch liehe Organe, die als Widerstandszellen 10 und 11 Endbegrenzungen am Anzeigeinstrument daran ge- (z.B. Cadmiumsulfidzellen) wirken und mit einer hindert wird, die Photozellen vollständig zu verlassen, Hilfsspannung 12 und 13 sofort einen Strom liefern, wie dies auch durch eine Regelanordnung zur Über- der zum Ansprechen des polarisierten Relais 14 gewachung physikalischer Größen bekanntgeworden ist. 35 nügt, so kann man eine Doppelstromschaltung an-Derartige Einrichtungen haben aber den Nachteil, wenden. Sofern die Schaltleistung des polarisierten daß die maximale Regelabweichung sowie der Istwert Relais zur Regelung nicht ausreicht, kann mit ihm der Regelgröße nicht angezeigt werden und daß somit ein anderer Schalter mit höherer Schaltleistung bedie in der Praxis fast ausnahmslos geforderte Be- tätigt werden, z. B. ein gittergesteuertes Stromtor,
obachtung und Registrierung der zu regelnden Größe 40 Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird auch mit Hilfe des Anzeigeinstrumentes nicht mehr mög- der richtige, nach dem augenblicklichen Zustand der lieh ist. Für Lichtzeigerregler, die Spiegelinstrumente Regelgröße notwendige, durch die Lichtzeigerstellung benutzen, stößt darüber hinaus das Anbringen von gegebene Regelbefehl gewährleistet, auch wenn keine Endbegrenzungen auf Schwierigkeiten, besonders der beiden Photozellen mehr belichtet wird. Die dann, wenn die den Unempfindlichkeitsbereich be- 45 charakteristische Eigenschaft des polarisierten Relais grenzenden Schaltpunkte sehr, eng beieinander liegen mit zwei festen Endlagen ist, daß es nur zwei Schaltsollen bzw. auch wenn das Anzeigeinstrument sehr Stellungen besitzt, von denen die eine eingenommen empfindlich ist. wird, wenn der Strom in der einen Richtung durch

Es ist ersichtlich, daß der Lichtzeiger als masse- das Relais fließt, die andere, wenn der Strom in der

loses Glied des Regelkreises nicht geeignet ist, die 50 entgegengesetzten Richtung fließt. Eine so einmal

Geschlossenheit des Wirkungskreises zu erhalten. eingenommene Schaltstellung bleibt so lange erhalten,

Diese Aufgabe muß vielmehr von einem ihm folgen- bis der Strom in der der anderen Schaltstellung ent-

den Glied des Regelkreises übernommen werden. sprechenden Richtung fließt. Sie bleibt auch dann er-

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe unter Ver- halten, wenn in der Zwischenzeit das Relais stromlos meidung der bei anderen Einrichtungen vorhandenen 55 wird. In Abb. 5 ist der Relaisstrom nach Größe und Mangel und stellt den Wirkungsschluß zwischen Richtung in Abhängigkeit vom Lichtzeigerausschlag Lichtzeiger und Photozellen her, indem zwei Photo- dargestellt. J₁ und i₂ sind diejenigen Ströme, bei denen zellen in bekannter Differenzschaltung benutzt wer- das Relais anspricht. Das Relais spricht also in den den, wobei vom Lichtzeiger mittelbar oder unmittel- Schaltpunkten 15 und 16 an, die den Unempfindlichbar, gegebenenfalls nach Verstärkung, ein Schalter 60 keitsbereich einschließen. Befindet sich nun der Lichtgesteuert wird. Gemäß der Erfindung wird als Schal- zeiger im Sollwertpunkt zwischen den Schaltpunkten ter ein nur zwei mögliche Schaltzustände aufweisen- 15 und 16 und bewegt er sich zum Punkt 18 hin, so des, elektrisches Schaltelement verwendet, welches nimmt das Relais beim Erreichen des Punktes 16 schon dann seinen Schaltzustand ändert, wenn die (Schaltpunkt) durch den Lichtzeiger die der Strom-Photozellen nur Bruchteile einer Millisekunde vom 65 richtung entsprechende Schaltstellung ein. Wandert Lichtzeiger überstrichen werden, und welches auch der Lichtzeiger über den Punkt 18 so weit hinaus, daß dann seinen jeweiligen Schaltzustand beibehält, wenn keine der, Photozellen mehr belichtet und das Relais der Lichtzeiger den von den Photozellen erfaßbaren stromlos wird, so bleibt dennoch diese Schaltstellung Bereich verläßt. Als ein solches Schaltelement kann wegen der Eigenschaften des Relais erhalten. Läuft vorzugsweise ein polarisiertes Telegraphenrelais mit 70 der Lichtzeiger nun wieder zurück und erreicht er

den Punkt 18, so erhält das Relais zwar einen Strom von der Größe, die es ansprechen lassen würde, aber in'der Richtung, die der vorhandenen Schaltstellung ohnehin entspricht, so daß das Relais weiterhin in (fieser Schaltstellung verharrt. Erst beim Erreichen fies Punktes 15 durch den Lichtzeiger erhält das Relais einen Strom, der ein Ansprechen in der entgegengesetzten Richtung zur Folge hat und bewirkt, daß es in die andere Schaltstellung umschlägt. Auch wenn der Lichtzeiger über den Punkt 17 weit hinauswandert, bleibt diese Schaltstellung erhalten. Jeder Stellung des Lichtzeigers vom Punkte 16 an bis über Punkt 18 hinaus entspricht also eine und nur eine Schaltstellung, jeder Stellung vom Punkte 15 an bis über Punkt 17 hinaus die andere und nur die andere Schaltstellung. Damit wird also immer der richtige Regelbefehl gewährleistet. Auch bei noch so großen Regelabweichungen und damit Überschwingen des Lichtzeigers bleibt die Zunge des Relais in der Stellung, die ein Zurücklaufen der Regelgröße und damit auch des Lichtzeigers in Richtung Sollwertpknkt bewirkt, weshalb der Regelvorgang nie unterbrochen werden kann.

Die Umschaltzeit, d. h. die Zeit zwischen dem öffnen des einen und dem nachfolgenden Schließen des anderen Kontaktes, beträgt bei derartigen Relais nur etwa 0,1 Millisekunde, so daß also der zum Umschalten des Relais notwendige Strom ebenfalls höchstens während etwa 0,1 Millisekunde vorhanden zm sein braucht. Damit nimmt das Relais auch bei äußerst kurzzeitigem Überstreichen der Photozellen durch den Lichtzeiger die Schaltstellung ein, die der neuen Lichtzeigerstellung entspricht.

Voraussetzung für eine genaue Regelung ist ein kleiner Unempfindlichkeitsbereich. Dazu müssen die Schaltpunkte recht nahe aneinandergerückt werden. Dies ist z.B. möglich mit der Anordnung eines bekannten photoelektrischen Registrierapparates, bei dem durch Verwendung eines Winkelspiegels der Abstand der beiden Photozellen optisch nur klein ist. Abb. 1 und 2 geben eine solche Anordnung wieder. Durch einen Winkelspiegel 3 wird der optische Anzeigestrahl geteilt und fällt auf die abgeblendeten Photozellen 1 und 2. Gegenüber dieser an sich bekannten Anordnung ist jedoch vorgesehen, durch Veränderung der Lage des Winkelspiegels gegenüber der Lage der Photozellen in Richtung des Pfeiles 4 den Abstand der Schaltpunkte optisch zu variieren. Bei einem breiten Anzeigestrahl kann man statt dessen durch Veränderung der Breite einer Blende 5 denselben Erfolg erzielen. Hiermit kann auf ganz einfache Weise der Abstand der Schaltpunkte und damit die Regelgenauigkeit verändert werden.

Sind auf diese Weise die Schaltpunkte sehr nahe aneinandergerückt, so befindet sich der Sollwertpunkt in einem sehr engen Bereich. Mit diesem Sollwert-■pünkt muß jedoch, wenn eine ständige Einhaltung des Sollwertes der zu regelnden Größe möglich sein soll, die Sollage des Lichtzeigers übereinstimmen. Dabei •werde unter der Sollage diejenige Lage des von der zä regelnden Größe gesteuerten Lichtzeigers verstans-tanden, bei der diese Größe ihren Sollwert hat. Wenn also die geforderte Übereinstimmung von SoIl-' Sollwertes nicht mehr möglich. Derartige Einflüsse aufgehoben wird, ist die ständige Einhaltung des Sollwertes nicht mehr möglich. Derartige Einflüsse !tonnen unterschiedlichster mechanischer oder elektrischer Art sein, und es erscheint erstrebenswert, mit •einer einzigen Justiervorrichtung die Übereinstim-"nrttng wiederherzustellen.

Diese Übereinstimmung wird bereits bei einem bekannten photoelektrischen Registrierapparat erreicht, indem das erforderliche Justieren von Hand vorgenommen wird. Ein solches Verfahren birgt jedoch eine erhebliche Umständlichkeit und Ungenauigkeit in sich und ist daher für die verlangte genaue Regelung nicht geeignet. Eine bessere Lösung ist die, das Meßinstrument von der zu regelnden Größe abzutrennen und es statt dessen einem Einfluß auszusetzen, wie ihn der Sollwert ausüben würde, z. B. durch Anlegen einer dem Sollwert entsprechenden Spannung. Danach könnte mit einem Regelmechanismus die geforderte Übereinstimmung von Sollwertpunkt und nunmehr eingenommener Sollage durch Verschiebung des Sollwertpunktes oder des Anzeigeinstrumentes oder beider herbeigeführt werden. Eine Möglichkeit hierzu liegt in der bereits genannten Einrichtung zur Fernanzeige physikalischer Größen und in einer bekannten photoelektrischen Kontroll- und Registriereinrichtung, bei denen eine Differentialphotozelle bzw. eine Duophotozelle auf einem Schlitten dem Lichtzeiger nachläuft. Beide Einrichtungen haben aber den Nachteil, zu versagen, wenn die Photozellen nicht mehr belichtet werden. Dies ist immer der Fall, wenn die eingenommene Sollage des Lichtzeigers stark vom Sollwertpunkt abweicht.

In Abb. 6 und 7 sind Beispiele für Schaltungen angegeben, die einen automatischen Justiervorgang ermöglichen, wobei der Vorteil dieser Schaltungen unter anderem darin zu sehen ist, daß die erfindungsgemäßen Reglereigenschaften zur Durchführung dieses Vorganges benutzt werden. Abb. 8 zeigt eine mechanische Vorrichtung zur Verschiebung des optischen Systems, deren Motor 24 in die obigen Schaltungen einbezogen ist (24).

Der Justiervorgang wird in Abb. 6 durch das kurzzeitige Schließen eines Kontaktes i eingeleitet. Mit Hilfe einer Relaisanordnung wird das Anzeigeinstrument von der zu regelnden Größe abgetrennt, der Anzeigestrahl in eine bestimmte Lage (Kontrollage) gebracht und das optische System durch den Motor 24 zum Anzeigestrahl hingeführt. Zur Beendigung des Justiervorganges wird das Umschlagen des polarisierten Relais benutzt. Das Relais schlägt nur um, wenn der Lichtzeiger vom Sollwertpunkt her den Schaltpunkt erreicht. Soll durch den Justiervorgang die Übereinstimmung eines bestimmten Schaltpunktes mit der Kontrollage hergestellt werden, so muß sich also das optische System in ganz bestimmter Richtung auf den Anzeigestrahl zu bewegen. Bewegt sich das optische System aber zunächst in anderer Richtung, so schlägt das Relais bei Übereinstimmung des anderen Schaltpunktes mit der Kontrollage um und kehrt damit die Bewegungsrichtung des optischen Systems um, so daß sich nunmehr der vorgesehene Schaltpunkt in richtiger Richtung zum Anzeigestrahl hin bewegt. Zur Herstellung der Kontrollage muß das Anzeigeinstrument einem Einfluß ausgesetzt werden, wie er bestehen würde, wenn bei Übereinstimmung von Sollwertpunkt und Sollage die Lichtzeigerlage mit dem Schaltpunkt übereinstimmt

Die Kontrollage ist eine der möglichen Lagen des Anzeigestrahles. Nun entspricht aber jeder Lage des Anzeigestrahles auf der einen Seite des Sollwertpunktes die eine und nur die eine der beiden möglichen Schaltstellungen des polarisierten Relais, jeder Lage auf der anderen Seite des Sollwertpunktes die andere und nur die andere Schaltstellung. Die der Kontrolllage so entsprechende Schaltstellung des polarisierten Relais wird dazu benutzt, das optische System in

Richtung auf den Anzeigestrahl zu bewegen, indem ein Motor 24 mittels des polarisierten Relais in der einen Schaltstellung in die eine Drehrichtung, in der anderen Schaltstellung in die entgegengesetzte Drehrichtung gesteuert wird.

Wird der i-Kontakt in Abb. 6 kurz betätigt, so erhält das C-Relais einen kurzen Impuls über + U₁ a_s, C-Relais, i, —U. Der q-Kontakt des C-Relais liegt parallel mit dem «-Kontakt, und somit hält sich das C-Relais selbst. Der, c₂-Kontakt des C-Relais betätigt das ^-Relais, welches in diesem Beispiel vier Umschaltkontakte, einen Einschaltkontakt und einen Ausschaltkontakt hat. ύί₂, O₃ und ß₄ legen den Umschaltkontakt 20 des polarisierten Schaltrelais in einen anderen Stromkreis. α_β vermittelt mit der Spannungsquelle 22 und den Widerständen 21 und 23 den oben bezeichneten Einfluß auf das Anzeigeinstrument, derart, daß der Lichtzeiger aperiodisch in die neue, einem vorbestimmten Schaltpunkt äquivalente Lage (Kontrollage) schwingt. a_s unterbricht den Selbsthaltestromkreis des C-Relais, welches eine verstellbare Verzögerung hat, so daß das C-Relais erst abfällt und seine Kontakte öffnet, nachdem das Anzeigeinstrument 19 in die dem vorgegebenen Einfluß entsprechenden Lage eingeschwungen ist. Das ^-Relais wird weiter durch den 6-Kontakt oder auch mit dem &-Kontakt und dem c^-Kontakt gehalten. Das polarisierte Relais 8 oder 14 hat seine Zunge 20 bei dem eben erfolgten Einschwingen des Lichtzeigers nach links oder nach rechts umgelegt.

Wenn das Relais nach links, d.h. gegen a_s umgelegt hat, wird der Stromkreis 0, 24, a_v 20, a_s, ß-Relais — U geschlossen, und der Motor 24 bzw. 26 wird in entsprechender Richtung von einem Strom durchflossen so daß er. sich in der Richtung dreht, die das optische System 1, 2, 3 der Abb. 1 oder 32 der Abb. 8 derart verstellt, daß sich der optische Anzeigestrahl und diejenige Photozelle einander nähern, die zuletzt von weniger Licht beleuchtet wurde. — Das 5-Relais hat einen Umschaltkontakt, dessen Zunge beim Einschalten sehr schnell und beim Ausschalten sehr langsam umschlägt. ■—■ Währenddessen bleibt das ^-Relais über + U, ^(-Relais, b,—U gehalten. Erhält nun diejenige Photozelle, durch deren Mehrbelichtung beim Einschwingen des Licht- *5 zeigers in die Kontrollage der Umschaltkontakt 20 des polarisierten Relais gegen a₃ geschaltet wurde, weniger Licht als die andere Photozelle, so schlägt die Zunge des polarisierten Relais in ihre andere Schaltstellung nach a_i um. Damit wird das S-Relais stromlos und fällt ab. Der &-Kontakt schlägt dann mit einer langen Umschlagzeit um, so daß das /ä-Relais ebenfalls stromlos wird und seine Kontakte umlegt. Der ßj-Kontakt öffnet sich, bevor der fr-Kontakt umgeschaltet hat. Damit ist der Justiervorgang beendet, und alle Kontakte sind wieder in Ausgangsstellung.

Wenn das Relais dagegen nach rechts umgelegt hat, schaltet das .4-Relais durch das genügend lange Schließen des c₂-Kontaktes und hält sich weiter über + U, ^-Relais, a_v b, —U selbst. Der, Motor 24 ist in den Stromkreis + U, 25, a₄, 20, O₂, 0 geschaltet. 25 ist ein dem 5-Relais äquivalenter Widerstand. Der Motor 24 ruft nun eine derartige Verstellung hervor, daß diejenige Photozelle mehr Licht erhält, die ein Umschlagen des Kontaktes 20 nach ö₃ bewirkt. Schlägt dieser Kontakt nach a₃ um, so wird der Stromkreis 0, 24, (Z₂, 20, a_Si 5-Relais, — U geschlossen, der Motor 24 also umgepolt, und der Justiervorgang verläuft genau, wie oben beschrieben, als das Relais zuerst nach a_s umschlug, weiter.

Bei dieser Schaltanordnung ist es möglich, den Justiervorgang zu beenden, wenn einer der beiden Schaltpunkte, je nach Wahl 15 oder 16 (vgl. Abb. 5), letztlich mit dem Anzeigestrahl zusammenfällt. Die Wahl des Schaltpunktes geschieht durch Vertauschung des Widerstandes 25 mit dem 5-Relais. Es ist aber auch möglich, den Justiervorgang schon dann zu beenden, wenn der Anzeigestrahl mit demjenigen Schaltpunkt zusammenfällt, bei dessen Erreichen das erste Umschlagen des Kontaktes 20 erfolgte. Für diesen Fall wird der ^-Kontakt wie in Fig. 7 geschaltet. In dieser Schaltung hat der &-Kontakt beim Ein- und Ausschalten eine lange Umschaltzeit, so daß die Selbsthalteschaltung des Λί-Relais über die Kontakte b und G₁ bei jedem Umschalten des fr-Kontaktes gelöst wird. In diesem Falle kann man eine bessere Justierung erreichen, wenn man das Anzeigeinstrument einem Einfluß aussetzt, wie ihn der Sollwert ausüben würde.

Abb. 8 zeigt eine einfache Vorrichtung zum Justieren des optischen Systems mit Hilfe des Motors 24. Er bewegt über die Schnecke 27 ein auf einer Spindel 28 festsitzendes Schneckenrad 29 und damit die Spindel 28. Diese Spindel ist in den Böcken 30 und 31 gelagert und bewegt den mit einem Innengewinde versehenen Block 32, der in einer Führung läuft und an dem das optische System befestigt ist.

Beim vollautomatischen Regeln über lange Zeiten kann man so justieren, daß man durch einen beliebigen Impulsgeber, z, B. Schaltuhr, ein Relais betätigt, das den i-Kontakt kurzschließt oder der den i'-Kontakt direkt und mechanisch schließt.

Bei Regelungen von physikalischen Größen verfährt man so, daß entweder die Meßspannung voll auf das Anzeigeinstrument wirkt (Ausschlagverfahren) oder daß die Meßspannung durch eine Gegenspannung, die niedriger als die Sollwertspannung ist, kompensiert wird (teilweise Kompensation), daß die Gegenspannung gerade der Sollwertspannung entspricht (vollständige Kompensation) oder daß schließlich die Gegenspannung höher als die Sollwertspannung ist (Überkompensation).

Wenn nun physikalische Größen geregelt werden, so ist es immer erwünscht, daß beim Versagen des Meßfühlers die Anlage in einen für sie ungefährlichen Bereich gesteuert wird. So kann man wie z. B. bei einem bekannten thermischen Regler mit Thermoelementsicherung beim Bruch des Meßfühlers das Anzeigeinstrument in seine mechanische Nullage einschwingen lassen und den mechanischen Nullpunkt des Anzeigeinstrumentes demjenigen Schaltpunkt zuordnen, der die Anlage auf die gewünschte Stufe schaltet. Diese Anordnung ist aber nur dann verwendbar, wenn die mechanische Nullage des Anzeigeinstrumentes mit der Lage des Schaltpunktes übereinstimmt. Diese Meßfühlerbruchsicherung verlangt also eine wohldefinierte Kompensation. Sie ist bei allen anderen Kompensationen nicht anwendbar. Darüber hinaus versagt sie auch bei richtiger Kompensation, wenn der Nullpunkt des Anzeigeinstrumentes wandert. Die Behebung der aufgezeigten Mangel wird durch die vorliegende Erfindung auf folgendem Wege erreicht:

Bei Überkompensation wird die Gegenspannung so groß gewählt, daß die mechanische Nullage des Anzeigeinstrumentes entweder mit dem Schaltpunkt übereinstimmt, an dem die zu regelnde Anlage in den niederen Bereich gesteuert wird, oder daß sie an beliebiger, vom Sollwertpunkt noch weiter entfernter Stelle liegt, an der die Anlage ja ebenfalls in den

Claims (11)

niederen Bereich gesteuert wird. Eine derartige Stellung nimmt der Anzeigestrahl letztlich immer ein, wenn der Meßfühler versagt. Bei teilweiser Kompensation oder beim Ausschlagverfahren wird die Gegenspannung so klein gewählt, daß die mechanische Nullage des Anzeigeinstrumentes entweder mit dem Schaltpunkt übereinstimmt, an dem die zu regelnde Anlage in den höheren Bereich gesteuert wird, oder daß sie an beliebiger, vom Sollwertpunkt noch weiter entfernter Stelle liegt, an der die Anlage ja ebenfalls in den höheren Bereich gesteuert wird. Durch die Wahl der Kompensation kann man also ■den Endzustand der Anlage beim Versagen des Meßfühlers von Anfang an festlegen. Liegt aber aus irgendeinem Grunde die Art der Kompensation fest und soll die Anlage gerade in den dieser Kompensation nicht entsprechenden Bereich gesteuert werden, so kann im Nullpunkt des Anzeigeinstrumentes ein Spiegel angebracht werden, der das Licht auf die gewünschte Photozelle lenkt. Patentansprüche:

1. Zweipunkt-Lichtzeigerregler mit Photozellen-Differenzschaltung, bei dem vom Lichtzeiger mittelbar oder unmittelbar, gegebenenfalls nach Verstärkung, ein Schalter gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter ein nur zwei mögliche Schaltstellungen aufweisendes, elektrisches Schaltelement verwendet wird, welches schon dann seinen Schaltzustand ändert, wenn die Photozellen nur Bruchteile einer Millisekunde vom Lichtzeiger überstrichen werden und welches auch dann seinen jeweiligen Schaltzustand beibehält, wenn der Lichtzeiger den von den Photozellen erfaßbaren Bereich verläßt.

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltelement ein polarisiertes Telegraphenrelais mit zwei festen Endlagen verwendet wird.

3. Regler nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer Verstärkung der Ströme der Photozellen mittels Pentoden die Symmetrierung des polarisierten Relais durch Veränderung der Schirmgitterspannungen erfolgt.

4. Justierverfahren zur Anordnung nach Anspruch 1, mit welchem ein Schaltpunkt mit einer beliebig vorgegebenen Lage, insbesondere einer Kontrollage, des optischen Anzeigestrahles zur Deckung gebracht werden soll, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement mittelbar oder unmittelbar ein Verstellorgan steuert.

5. Justierverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Justiervorgang dann beendet wird, wenn die Zunge des polarisierten Relais nach einer ganz bestimmten Seite umschlägt oder wenn die Zunge nach einer beliebigen Seite umschlägt.

6. Vorrichtung zur Einleitung, Durchführung und Beendigung des Justiervorganges nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Justiervorgang durch kurzes Betätigen eines Kontaktes (i) eingeleitet und mit Hilfe eines Relais (A) durchgeführt wird und durch das Abfallen eines anderen Relais (B), bewirkt durch das Umlegen der Zunge des polarisierten Relais, sein Ende findet (Abb. 6).

7. Vorrichtung zur Einleitung des Justiervorganges nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung des {-Kontaktes in wählbaren Zeitabständen durch einen Impuls- oder Kontaktgeber erfolgt.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Justierverfahrens nach Anspruch 4 zur Verschiebung des optischen Systems (Abb. 1) mit Hilfe eines Motors (24), dadurch gekennzeichnet, daß eine in den Lagern (30 und 31) gelagerte Gewindespindel (28), auf der ein Schneckenrad (29) sitzt, durch einen Motor (24) über eine Schnecke (27) angetrieben wird, wobei das optische System über einen mit Innengewinde versehenen Schlitten (32) fortbewegt wird (Abb. 8).

9. Vorrichtung zur Änderung der Schaltempfindlichkeit der Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Veränderung der Lage eines an sich bekannten Winkelspiegels gegenüber der Lage der beiden Photozellen in Richtung des Pfeiles der Abstand der Schaltpunkte optisch variiert wird.

10. Sicherung gegen Versagen des Meßfühlers des Reglers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtzeiger beim Versagen des Meßfühlers in eine durch die Wahl der Kompensation vorbestimmte Lage auf der einen oder auf der anderen Seite des Sollwertpunktes einschwingt.

11. Vorrichtung zur Sicherung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen in der neuen Lage des Anzeigestrahles angeordneten Spiegel über einen zweiten Spiegel der Anzeigestrahl auf jede gewünschte Photozelle als letzte gelenkt werden kann.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 362 016, 680 505;
USA.-Patentschriften Nr. 2 365 601, 2 379 233;
österreichische Patentschrift Nr. 169 742;
Zeitschrift f. techn. Phys., Bd. 15 (1934), S. 323;
ATM-Blatt J 034-3, 1932-T56;
Buch von Oldenbourg und Sator,ius, Dynamik selbsttätiger Regelungen, 1951, Bd. 1, S. 170 und 172.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©909648/313 11.59