DE1069752B

DE1069752B - Schaltungsanordnung fur phasenempfindl.che Steuerverstarker

Info

Publication number: DE1069752B
Application number: DENDAT1069752D
Authority: DE
Inventors: Hamburg Dr.-Phys. Georg Rusche und Dipl.-Ing. Gottfried Grunwaldt
Original assignee: Phillips Patentverwaltung G.m.b.H., Hamburg
Publication date: 1959-11-26

Description

DEUTSCHES

Bei vielen Regelanlagen ist eine Regelung erforderlich, die bei unterschiedlichem Richtungssinn verschieden schnell erfolgen muß. Man kann sich z. B. dazu eines als Stellglied dienenden Stellmotors bedienen, der als Induktionsmotor mit zwei räumlich um 90° verschobenen Wicklungen ausgebildet ist. Die eine Wicklung kann hierbei unter Zwischenschaltung eines 90° Phasenverschiebung erzeugenden Kondensators direkt an eine als Hilfsspannung dienende Netzspannung angeschlossen sein, während die zweite vom Ausgang eines Steuerverstärkers mit netzfmjuentem Wechselstrom gespeist wird, der gegen die Netzspannung bzw. Hilfsspannung· um Ooder 180° in der Phase gedreht sein kann, wodurch der Rechtslauf oder Linkslauf des Motors erreicht wird. Die Höhe dieser Steuerspannung, die die Drehzahl des Motors bestimmt, ergibt sich aus den den Regelvorgang steuernden Meßgrößen am Eingang des Verstärkers. Die Meßgrößen werden bei Regelanlagen der beschriebenen Art in netzfrequente Wechselspannungen umgeformt, deren Amplitude ein Maß für den Betrag und deren Phasenlage ein Maß für das Vorzeichen der Meßgröße ist. Läßt sich die Meßgröße z. B. in Widerstandsänderungen umsetzen, so kann die gewünschte Amplituden- und Phasenabhängigkeit durch Anordnung des meßgrößenabhängigen Widerstands in einer mit Netzfrequenz gespeisten Brücke, in deren Diagonale der Verstärkereingang liegt, erreicht werden.

Wenn die Meßgröße als Gleichspannung gegeben ist, läßt sie sich mit Zerhackeranordnungen, die von der Netzspannung gespeist werden, in eine netzsynchrone Wechselspannung umwandeln.

In manchen Fällen ist es erforderlich, Eingangsspannungen zu verstärken, die so klein sind, daß die durch Störfelder und Rauschen bedingte Grenzempfindlichkeit des Verstärkers restlos ausgenutzt werden muß. Die Störfelder enthalten vor allem Grund- und Oberwellen der Hilfsspannung, insbesondere, wenn hierzu die Netzspannung benutzt wird. Beim Rauschen sind die niederfrequenten Anteile am stärksten, während die Rauschenergie nach höheren Frequenzen hin abnimmt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für phasenempfindliche Steuerverstärker, die sich einer Hilfs- oder Bezugsspannung für die Verstellung des Stellgliedes eines Reglers bedient. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die den Regelvorgang steuernde Meßgröße mit Hilfe einer Spannung mit gegenüber der Hilfsspannung höherer Frequenz im Meßwertgeber in eine von der Meßgröße arnplituden- und phasenabhängige Meßspannung umgeformt und diese in einem selektiven Verstärker verstärkt wird und daß gleichzeitig aus der Spannung höherer Fre-Schaltungsanordnung
für phasenempfindlidie Steuerverstärker

Anmelder:

Philips Patentverwaltung G.m.b.H.,
Hamburg 1, MÖnckebergstr. 7

Dr.-Phys. Georg Rusche

und Dipl,-Ing. Gottfried Grunwaldt, Hamburg,
sind als Erfinder genannt worden

quenz und der Hilfsspannung mittels eines Modulators eine mit der Hilfsspannung modulierte Spannung mit unterdrücktem Träger gewonnen wird, die zusammen mit der selektiv verstärkten Meßspannung auf einen zweiten Modulator gegeben wird, an dessen auf die Frequenz der Hilfs- oder Bezugsspannung abgestimmten Ausgangskreis eine als Steuerspannung dienende Wechselspannung auftritt, deren Amplitude der Amplitude der abgeleiteten Meßspannung proportional ist und deren Phasenverschiebung gegen die Hilfsspannung je nach der Phasenlage der Meßspannung 0 oder 180° beträgt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei gleicher Bandbreite und damit auch bei gleicher Einschwingzeit des Verstärkers eine bezüglich des Rauschens um so höhere Grenzempfindlichkeit erzielt werden kann, je höher die zu verstärkende Frequenz ist. Die von der Hilfsspannung, z. B. der Netzspannung, herrührenden Störfelder werden um so weniger in Erscheinung treten, je weiter die Durchlaßfrequenz des Verstärkers von der Netzfrequenz bzw. Hilfsfrequenz und ihren Oberwellen entfernt ist. Dieser Umstand spricht ebenfalls für eine hohe Frequenz am Verstärkereingang. Die Begrenzung der Bandbreite des Verstärkers erfolgt am einfachsten durch Resonanzkreise. Die Unterdrückung der Verstärkung außerhalb des erforderlichen Frequenzbandes kann aber auch durch andere Mittel erfolgen. Andererseits ist es vielfach zweckmäßiger, das Stellglied bzw. den Stellmotor mit netzfrequentem Strom zu betreiben.

Der Vorteil der Regelanlage nach der Erfindung gegenüber einer solchen, die schon am Meßwertgeber und am Vorverstärker mit netzfrequenter Spannung arbeitet, liegt einmal darin, daß die Ansprechempfind-

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Claims

lichkeit um Größenordnungen gesteigert werden kann, und darin, daß beim Vorverstärker praktisch keine besonderen Maßnahmen zur Rauschunterdrückung und zur Abschirmung gegen Störfelder ergriffen zu werden brauchen. Die Vorzüge einer hohen Frequenz auf der Meßseite mit denen einer niedrigen Betriebsfrequenz für das Stellglied werden vereinigt, indem die verstärkte Spannung höherer Frequenz in eine Spannung niedriger Frequenz, vorzugsweise der Netzfrequenz, um- ι > gesetzt wird, deren Amplitude derjenigen der hochfrequenten Spannung proportional ist und die, je nach Phasenlage der höheren Frequenz, gegen die Hilfsspannung bzw. Netzspannung um 0 oder 180° phasenverschoben ist. Die Figur der Zeichnung zeigt ein Ausfiihrungsbeispiel der neuen Schaltungsanordnung. Ein mit einer Röhre oder einem Transistor bestückter Oszillator 1 erzeugt die für die Messung geeignete höhere Frequenz /·. Schon mit 1000 Hz sind gute Erfolge zu erzielen. Aus der Oszillatorspannung wird mit Hilfe eines Meßwertgel>ers 2, beispielsweise einer Meßbrücke, der Meßwert geformt. Der Meßwert, der an den Klemmen c und d erscheint, ist die Meßspannung höherer Frequenz mit meßgrößenabhängiger Amplitude und Phasenlage. Die Phasenverschiebung der Meßspannung gegen die Oszillatorspannung kann 0 oder 180° betragen. Außerdem wird die Oszillatorspannung über einen mittelangezapften Transformator 3 zusammen mit der ßezugsspannung, z. B. einer mittel angezapften Netz-Transfonnatonvicklung 4, auf einen Ringmodulator 5 gegeben, an dessen Ausgangsklemmen α und b die mit der Hilfsspannung, im Ausführungsbeispiel 50Hz Netzfrequenz, modulierte Oszillatorfrequenz F ohne Träger erscheint, also z. B. die Seitenbänder F +50Hz und F—50Hz. Die an den Ausgangsklemmen c und d des Meßwertgebers 2 erscheinende Meßspannung wird durch einen Resonanzverstärker 6 selektiv verstärkt und dann zusammen mit den Seitenbändern von den Klemmen α und b über sekundärseitig mittelangezapfte Transformatoren 7 und 8 auf einen zweiten Ringmodulator 9 gegeben, an dessen Ausgang eine netzfrequente Spannung erscheint, deren Amplitude der Amplitude der Meß spannung proportional ist und die gegen die Netzspannung oder Hilfsspannung um 0 oder 180° phasenverschoben ist, je nachdem, ob die Meßspannung gegen die Oszillatorspannung um 0 oder 180° phasenverschoben ist. Zur Aussiebung der höherfrequenten Anteile aus der Ausgangsspannung des zweiten Ringmodulators 9 ist an dessen Ausgang ein auf die Hilfsfrequenz bzw. Netzfrequenz abgestimmter Resonanzkreis 10 vorgesehen. Diese Ausgangsspannung wird nun durch einen Verstärker 11 so weit verstärkt, daß sie zur Erregung der Steuerwicklung eines Stellmotors 12 ausreicht. Die Frequenz des Oszillators 1 ist nicht auf den Niederfrequenzbereich beschränkt, sie kann auch wesentlich höher sein. Ferner sind auch statt der beschriebenen Ringmodulatoren andere Arten von Modulatoren verwendbar. Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für phasenempfindliche Steuerverstärker, die sich einer Hilfswechselspannung für das Verstellen des Stellgliedes eines Reglers bedient, dadurch gekennzeichnet, daß die den Regelvorgang steuernde Meßgröße mit Hilfe einer Spannung mit gegenüber der Hilfsspannung höherer Frequenz im Meßwertgeber in eine von der Meßgröße amplituden- und phasenabhängige Meßspannung umgeformt und diese in einem selektiven Verstärker verstärkt wird und daß gleichzeitig aus der Spannung höherer Frequenz und der Hilfsspannung mittels eines Modulators eine mit der Hilfsspannung modulierte Spannung mit unterdrücktem Träger gewonnen wird, die zusammen mit der selektiv verstärkten Meßspannung auf einen zweiten Modulator gegeben wird, an dessen auf die Frequenz der Bezugsspannung abgestimmten Ausgangskreis eine als Steuerspannung dienende Wechselspannung auftritt, deren Amplitude der Amplitude der abgeleiteten Meßspannung proportional ist und deren Phasenverschiebung gegen die Hilfsspannung je nach der Phasenlage der Meßspannung O¹ oder 180° beträgt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsspannung die Netzspannung dient.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker für die Meßspannung ein Resonanzverstärker ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Modulatoren Ringmodulatoren vorgesehen sind.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die am Resonanzkreis gewonnene Steuerspannung über einen Leistungsverstärker zum Betrieb eines als Induktionsmotor ausgebildeten Stellmotors vorzugsweise mit zwei um 90° verschobenen Phasen dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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