DE1072697B

DE1072697B - Three-point controller

Info

Publication number: DE1072697B
Application number: DENDAT1072697D
Authority: DE
Inventors: Nürnberg Herbert Poppinger
Original assignee: Siem-ens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft, Berlin und Erlangen
Publication date: 1960-01-07

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieäbt sich auf einen elektrischen Dreipunktregler, als einen Regler, der drei verschiedene Signale, z. B. »Links«, »Rechts« und »Null« als Stellgröße abzugeben vermag. Eine bekannte Ausführungsform dieser Dreipunktregler besteht aus zwei 5 gegeneinandergeschalteten Gasentladungs strecken, in deren Anoden-Kathodenkreis die Wicklung eines zu steuernden Gleichstrommotors eingeschleift ist. Über einen Transformators werden den Gittern der Gasentladungsröhren entsprechende Steuerimpulse zugeführt. Je nach der Lage dieser Steuerimpulse wird die eine oder die andere der Gäsentladungsstrecken leitend, woraus sich die drei möglichen Signale des Dreipunktreglers ergeben. Diese bekannte Ausführungsform hat sich an sich gut bewährt, sie hat jedoch den Nachteil, daß insbesondere· wegen der beheizten Kathoden eine hohe Störanfälligkeit gegeben ist. ■The invention relates to an electrical one Three-point controller, as a controller, the three different signals, z. B. "Left", "Right" and "Zero" as Able to output manipulated variable. A known embodiment this three-point controller consists of two 5 gas discharge lines connected against each other, in whose anode-cathode circuit is looped into the winding of a DC motor to be controlled. Above A transformer is supplied with corresponding control pulses to the grids of the gas discharge tubes. Depending on the position of these control impulses, one or the other of the gas charge paths becomes conductive, from which the three possible signals of the three-position controller result. This known embodiment has proven itself well, but it has the disadvantage that, in particular because of the heated Cathodes are very susceptible to failure. ■

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dreipunktregler aufzubauen, der den bekannten Formen hinsichtlich Betriebssicherheit und Wartungsfreiheit überlegen ist, ohne auf die Vorteile hoher Betriebsgenauigkeit verzichten zu müssen.The invention is based on the object of building a three-point controller which has the known forms is superior in terms of operational safety and freedom from maintenance, without sacrificing the advantages To have to forego operational accuracy.

Der Dreipunktregler gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch die Verwendung einer funktionsmäßig einzigen, ausgangsseitig durch Wechselstrom eingespeisten Kaltkathodenröhre, deren Anoden- und Kathodenstf omkreis sich über zwei Steuerrelais od. dgl. mit vorgeschalteten Gleichrichterelementen schließt und deren Zündelektrode durch S teuer spannungen wechselnder Größe und/oder Polarität und gegebenenfalls auch wechselnder Phasenlage beaufschlagt wird. Durch die Verwendung einer einzigen Kaltkathoden¹ röhre ist einerseits die Störanfälligkeit wegen der verminderten Zahl der Entladungsgefäße wesentlich herabgesetzt und gleichzeitig diie Lebensdauer wesentlich erhöht, denn der Regler ist nur während der Betriebszeiten belastet. The three-point regulator according to the invention is characterized by the use of a functionally single cold cathode tube fed in on the output side by alternating current, the anode and cathode flow circuit of which closes via two control relays or the like with upstream rectifier elements and whose ignition electrode is closed by expensive voltages of changing size and / or Polarity and possibly also changing phase position is applied. By using a single cold cathode ¹ tube, on the one hand, the susceptibility to failure is significantly reduced due to the reduced number of discharge vessels and, at the same time, the service life is significantly increased, because the controller is only loaded during operating times.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem im nachfolgenden an Hand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel.Further advantages of the invention emerge from what is described below with reference to the drawing Embodiment.

Eine Kaltkathodenröhre 1 wird aus einem Wechselstromnetz, das durch den Transformator 2 angedeutet ist, eingespeist. Zwischen den einspeisenden Tranformator 2 und der Anode 3 der Kaltkathodenröhre 1 sind die Gleichrichter 4 und 5 eingefügt. Die Verbindung der Kathode 6 mit dem Transformator 2 erfolgt im wesentlichen über die Gleichrichter 7 und 8 sowie die Wicklungen der Steuerrelais 11 und 12. Die weiteren kathodensekig angeordneten Schaltelemente werden weiter unten beschrieben.A cold cathode tube 1 is made up of an alternating current network, which is indicated by the transformer 2 is fed. Between the feeding transformer 2 and the anode 3 of the cold cathode tube 1 the rectifiers 4 and 5 are inserted. The cathode 6 is connected to the transformer 2 essentially via the rectifiers 7 and 8 and the windings of the control relays 11 and 12. The further switching elements arranged in the cathode are described below.

An der Zündelektrode 13 der Röhre 1 ist über einen Vollweggleichrichter 14 aus einer weiteren Wicklung 15 des Transformators 2 das Steuerpotential derZünd-Dreipunktregler On the ignition electrode 13 of the tube 1 is a full-wave rectifier 14 from a further winding 15 of the transformer 2 is the control potential of the ignition three-point controller

Anmelder:Applicant:

Siemens-SchucfcertwerkeSiemens Schucfcertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Herbert Poppinger, Nürnberg,
ist als Erfinder genannt wordenHerbert Poppinger, Nuremberg,
has been named as the inventor

elektrode über einen Widerstand 9 angelegt. Der Widerstand 9 dient ausschließlich zur Strombegrenzung, während die Widerstände 16 und 17 einen Spanungsteiler bildenj mit dem das an die Zündelektrode 13 angelegte Potential eingestellt werden kann. Die Steuerspannung wird, falls es sich um eine Wechselspannung handelt, über die Primärwicklung 10 des Übertragers 18 und im Falle einer Gleichspannung über die Klemmen 19 und 20 an einem Widerstand 21 im Zuge der Poitentialleiitungen 22 eingeführt.electrode applied through a resistor 9. The resistor 9 is used exclusively to limit the current, while the resistors 16 and 17 form a voltage divider with that of the ignition electrode 13 applied potential can be adjusted. The control voltage, if it is a AC voltage acts, through the primary winding 10 of the transformer 18 and in the case of a DC voltage Introduced via the terminals 19 and 20 to a resistor 21 in the course of the potential lines 22.

In den Zug der Leitungen 22 ist ferner ein Widerstand 30 eingeschaltet, an dem eine weitere Spannung zur Erzielung einer an sich bekannten Kondensatorrückführung des Reglers eingeführt werden kann. Als Spannungsquelle dient hierbei die Trafowicklung 23., die ebenso wie die Wicklung 15 mit dem Transformator 2 zusammengebaut sein kann. Über den Kontakt 24 und den Gleichrichter 25· bzw. über den Kontakt 26 und den Gleichrichter 27 wird die von der Trafowicklung 23 abgenommene Spannung zur Aufladung dem Kondensator 29 zugeführt, der seinerseits entsprechend der Aufladungszeitkonstante, die durch den Widerstand 28 und die Kapazität des Kondensators 29 bestimmt ist, ein entsprechendes Spannungspotential beiderseits des Widerstandes 30 in den Leitungszug 22 einführt. In the train of the lines 22, a resistor 30 is also switched on, at which a further voltage can be introduced to achieve a known capacitor return of the controller. as The voltage source here is the transformer winding 23, which, like the winding 15, is connected to the transformer 2 can be assembled. Via the contact 24 and the rectifier 25 or via the contact 26 and the rectifier 27, the voltage taken from the transformer winding 23 is used for charging fed to the capacitor 29, which in turn corresponds to the charging time constant determined by the Resistance 28 and the capacitance of the capacitor 29 is determined, a corresponding voltage potential on both sides of the resistor 30 in the line 22 introduces.

Um ein eindeutiges Dreipunktverhalten mit sicherer Impulsgabe zu erzielen und zudem die Erfassung der S teuer spannung zu ermöglichen, sind kathodenseirig weiterhin folgende Schaltelemente vorgesehen: Ein Gleichrichter 31 stellt die direkte Durchlaßverbindung der Röhre zum Nullpotential her, das durch den Leiitungszug 32 gegeben ist. Zur Einstellung des Kathodenniveaus sind ein verstellbarer Widerstand 33To a clear three-point behavior with safer Achieving impulses and also enabling the detection of the expensive voltage are cathode-related the following switching elements are also provided: A rectifier 31 provides the direct pass-through connection the tube to zero potential, which is given by the line 32. For setting the cathode level are an adjustable resistor 33

909 705/238909 705/238

und ein Kondensator 34 vorgesehen. Ein hochohmiger Widerstand 35 und ein Gleichrichter 36 ergänzen die kathodenseitig" angeordneten Schaltelemente.and a capacitor 34 is provided. A high-resistance resistor 35 and a rectifier 36 complement the on the cathode side "arranged switching elements.

Die Wirkungsweise des Dreipunktreglers gemäß der Erfindung ergibt sich wie folgt:The mode of operation of the three-point controller according to the invention is as follows:

Im Takt der am Transformator 2 eingespeisten Wechselspannung liegt über die Gleichrichter 4 bzw. 5 Spannung an der Anode 3 der Röhre 1. Es sei angenommen, daß das Potential an der Zündelektrode 13 unterkritisch eingestellt ist, daß also die angelegte Spannung nicht ausreicht, um die Röhre 1 zu zünden. An der Primärwicklung IQ des Übertragers werden nun zusätzlich zum angelegten Zündelektrodenpotential eine von einem Geber „kommende Steuerwechselspannung eingeführt. Überschreitet diese Steuerspannung eine vorbestimmte Größe, so wird die Zündspannung überschritten, und die Röhre 1 führt Strom, je nach der Phasenlage, mit der die Steuerspannung in den Übertrager 18 eingebracht werden, stimmen diese mit der negativen oder positiven Halbwelle der ao Spannung des Transformators 2 überein. Es sei angenommen, daß die positive Halbwelle die Spannung am Gleichrichter 4 erhöht und daß diese Spannung in Phase mit der Steuerspannung liegt. Hat die Röhre gezündet, so schließt sich folgender Stromkreis: Transformator 2, Gleichrichter 4, Anode 3, Kathode 6, Gleichrichter 31, Nullpotentialleitung 32, WiderstandAt the rate of the alternating voltage fed into the transformer 2, voltage is applied to the anode 3 of the tube 1 via the rectifier 4 or 5 Ignite tube 1. In addition to the applied ignition electrode potential, an alternating control voltage coming from a transmitter is now introduced at the primary winding IQ of the transformer. If this control voltage exceeds a predetermined value, the ignition voltage is exceeded and the tube 1 carries current, depending on the phase position with which the control voltage is introduced into the transformer 18, these agree with the negative or positive half-wave of the ao voltage of the transformer 2 match. It is assumed that the positive half-wave increases the voltage at the rectifier 4 and that this voltage is in phase with the control voltage. If the tube has ignited, the following circuit is completed: transformer 2, rectifier 4, anode 3, cathode 6, rectifier 31, zero potential line 32, resistor

33 und über die Wicklung des Relais 12 und den Gleichrichter 8 zurück zum Transformator 2. Damit zieht das Relais 12 an und gibt über nicht gezeichnete Kontakte eine entsprechende Stellgröße an die Regelstrecke. Durch den Stromfluß im vorgenannten Kreis wird der Kondensator 34 entsprechend der Stromflußdauer aufgeladen, womit eine Absenkung des an der Kathode 6 liegenden Potentials verbunden ist. Durch diese Potentialabsenkung wird erreicht, daß auch für den Fall, daß die nachfolgende Halbwelle etwas schwächer ausfällt, die Röhre weiterhin brennt, daß also der Regelimpuls nicht auf eine Halbwelle beschränkt bleibt. Ferner wird hierdurch erreicht, daß der Brennzustand der Röhre eine dem Halteverhältnis eines Relais entsprechende Eigenschaft erhält. Es handelt sich hierbei also um eine Rückkopplung, durch die die Zündsicherheit gewährleistet wird.33 and over the winding of the relay 12 and the rectifier 8 back to the transformer 2. So that the relay 12 picks up and sends a corresponding manipulated variable to the controlled system via contacts (not shown). Due to the current flow in the aforementioned circuit, the capacitor 34 is corresponding to the current flow duration charged, with which a lowering of the potential at the cathode 6 is connected. By this potential lowering is achieved that also in the event that the following half-wave is somewhat turns out weaker, the tube continues to burn, so that the control pulse is not limited to a half-wave remain. It is also achieved that the burning state of the tube is one of the holding ratio of a relay receives the corresponding property. So this is a feedback through which the ignition security is guaranteed.

Geht nun die Steuerspannung am Übertrager 18 ent-■weder in ihrer Größe oder in ihrer Phasenlage auf andere Werte über, so wird schließlich trotz der Absenkung des Kathodenpotentials der Punkt erreicht, an dem die an der Zündelektrode 13 liegende Spannung nicht mehr ausreicht, um die Röhre zu zünden, so daß der Röhrenstromkreis unterbrochen und das eingeschaltete Relais abgeworfen wird. Zur Herstellung des Ausgangskathodenpotentials ist der KondensatorIf the control voltage at the transformer 18 is now either in their size or in their phase relation to other values, it will eventually be despite the lowering of the cathode potential reaches the point at which the voltage applied to the ignition electrode 13 is no longer sufficient to ignite the tube, so that the tube circuit is interrupted and that switched on relay is thrown off. The capacitor is used to produce the output cathode potential

34 über die Gleichrichter 31 und 36 sowie die Widersitände 33 und 35 mit der Nullpotentialleitung verbunden. Durch die Polung der Gleichrichter ergibt sich ein hoher Widerstand im Entladestromkreis, so daß die Entladung des Kondensators entsprechend verzögert wird.34 via the rectifiers 31 and 36 and the resistances 33 and 35 connected to the zero potential line. The polarity of the rectifier results in a high resistance in the discharge circuit, so that the discharge of the capacitor is delayed accordingly will.

Liegt die Steuerspannung in einer entgegengesetzten Phasenlage, so spricht an Stelle des Relais 12 das Relais 11 an. Im übrigen gelten die gleichen vorstehend gemachten Ausführungen.If the control voltage is in an opposite phase position, this speaks instead of relay 12 Relay 11 on. Otherwise, the same statements made above apply.

Wird an Stelle einer Steuerweohselspannung, deren Phasenlage für das Arbeiten des Reglers bestimmend ist und die z. B. über einen induktiven Drehmelder abgegriffen werden kann, eine Gleichspannung an den Klemmen 19 und 20 eingeführt, so ergeben sich im Röhrenkreis die gleichen Verhältnisse. Wird an der Klemme 19 der positive Pol. angelegt, so wird die eine Spannungshalbwelle in den Leitungen 22 angehoben und die andere entsprechend abgesenkt. Es sei angenommen, daß durch ein positives Potential an der Klemme 19 das Relais 11 anspricht, das phasengleich von der Wicklung des Transformators 2 eingespeist wird. Diei übrigen Schaltvorgänge vollziehen sich in genau der gleichen Weise, wie vorstehend für Wechselspannung beschrieben.Instead of a control voltage, its phase position determines the operation of the controller is and the z. B. can be tapped via an inductive resolver, a DC voltage to the Terminals 19 and 20 inserted, the same conditions result in the tube circle. Will be at the Terminal 19 the positive pole. is applied, the one voltage half-wave in the lines 22 is raised and the other lowered accordingly. It is assumed that by a positive potential on the Terminal 19 the relay 11 responds, which is fed in phase from the winding of the transformer 2 will. The other switching operations take place in exactly the same way as described above for AC voltage.

Für zahlreiche Regelaufgaben ist es wesentlich, daß der Regler, über eine sogenannte Rückführung verfügt, daß also das auf die Regelstrecke gegebene Signal abhängig von der Regelgröße vorzeitig wieder gelöscht wird. Beim Regler gemäß der Erfindung wird diese Rückführung durch eine Zusatzanordnung, die im wesentlichen aus dem über, Gleichrichter einschaltbaren Kondensator 29 besteht, bewirkt. Hat das Relais 11 angezogen, so schließt sich der Kontakt 24, und der Kondensator 29 wird über den Gleichrichter 25 und den Strombegrenzungswiderstand 28 von der Spannung der Trafowicklung 23 aufgeladen. Die am Kondensator liegende Spannung wird beiderseits des Widerstandes 30 in die Potentialleitungen 22 eingeführt. Je länger der Regelimpuls andauert, je langer also das Relais 11 angezogen bleibt, desto größer wird das am Kondensator 29 liegende Potential und damit auch die Rückführung.For numerous control tasks it is essential that the controller has a so-called feedback, that is, that the signal given to the controlled system is prematurely deleted depending on the controlled variable will. In the controller according to the invention, this feedback is through an additional arrangement, which in the consists essentially of the capacitor 29, which can be switched on via the rectifier, causes. If relay 11 has picked up, so the contact 24 closes, and the capacitor 29 is via the rectifier 25 and the current limiting resistor 28 charged by the voltage of the transformer winding 23. The one on the capacitor Voltage is introduced into the potential lines 22 on both sides of the resistor 30. The longer the control pulse lasts, so the longer the relay 11 remains attracted, the greater it will be on the capacitor 29 lying potential and thus also the return.

Ein entsprechender Schaltvorgang ergibt sich, wenn an der Klemme 20 ein positives Potential angelegt wird. In diesem Fall zieht dann das Relais 12 an und schließt damit auch den Kontakt 26. Hierbei wird dann der Kondensator 29 umgekehrt polarisiert aufgeladen. A corresponding switching process occurs when a positive potential is applied to terminal 20 will. In this case, the relay 12 picks up and thus also closes the contact 26. Here is then the capacitor 29 is charged reversely polarized.

Im vorstehenden wurde gezeigt, daß durch den Regler gemäß der Erfindung drei einwandfrei definierte Stellungen möglich sind, daß also drei verschiedene Signale auf die Regelstrecke gegeben werden können. Es wurde ferner gezeigt, daß der Regler durch die Wirkung der Rückführung ein Pl-Verhalten erhält, denn je nach Größe der Steuerspannung wächst auch die Ladung des Kondensators 34 an und damit die Einschaltdauer des gesteuerten Relais. Mit dem Regler gemäß der Erfindung ist weiterhin die Möglichkeit der Rückführung des Regelimpulses in vollem Umfange gegeben und die Einführung dieses Impulses in sehr einfacher Weise möglich. Es ist selbstverständlich, daß die Rückführung nicht nur bei Einführung der Steuarspannung in Form einer Gleichspannung, sondern auch bei der Steuerung mit phasenabhängiger Wechselspannung voll wirksam wird. Ferner können, falls dies erforderlich ist, auch zwei oder mehr verschiedene Steuerspannungen gleichzeitig eingeführt werden. Zur Leistungserhöhung des Reglers können ebenso wie zur Erhöhung der Betriebssicherheit auch zwei oder mehrere Kaltkathodenröhren mit gleichen Betriebswerten parallel geschaltet werden. Als Geber für die Steuerspannung können neben den bereits genannten induktiven Drehmeldern auch ohmsche und kapazitive Geber eingesetzt werden. Die ohmsehen Geber können ebensogut als Schleifwiderstände ausgebildet sein wie auch als Halbleiter, die durch Magnetfelder, durch Licht oder sonstwie gesteuert werden.In the foregoing it has been shown that three properly defined by the controller according to the invention Positions are possible so that three different signals can be sent to the controlled system. It was also shown that the controller receives a PI behavior through the effect of the feedback, because depending on the size of the control voltage, the charge of the capacitor 34 increases and thus the Duty cycle of the controlled relay. With the controller according to the invention there is still the possibility the return of the control pulse given in full and the introduction of this pulse in very simple way possible. It goes without saying that the repatriation is not limited to the introduction the control voltage in the form of a DC voltage, but also in the control with phase-dependent AC voltage is fully effective. Furthermore, if necessary, two or more different ones can also be used Control voltages are introduced at the same time. To increase the performance of the controller you can as well as two or more cold cathode tubes with the same to increase the operational safety Operating values are switched in parallel. As a transmitter for the control voltage, in addition to those already mentioned inductive resolvers, ohmic and capacitive encoders can also be used. The ohm see Encoders can be designed as sliding resistors as well as semiconductors, which are generated by magnetic fields, controlled by light or otherwise.

Claims

Patent claims:

1. Three-point controller, characterized by the

Use of a functionally single cold cathode tube fed by alternating current on the output side, the anode and cathode circuits of which are closed via two control relays or the like with upstream rectifier elements and their ignition electrode by control voltages

changing size and / or polarity and possibly changing phase position is also applied.

2. Three-point regulator naoh claim 1, characterized in that to achieve a feedback effect, so to Sdeherstellung the ignition with sustained control voltage, rectifier and a capacitor to be charged by the ignition current are inserted in a known manner in the cathode line, such that the Entladestromkceiis of the capacitor is made high-impedance by a rectifier which allows the main current in the tube to pass through.

3. Three-point regulator according to claim 1 and 2, characterized in that the ignition electrode

potential through full-wave rectification of an alternating voltage in phase with the anode voltage is preferably obtained without subsequent smoothing.

4. Three-point controller according to claim 1 and 3, characterized in that the return of the Regulator, a capacitor is provided, which through contacts of the relay in the anode circuit of an external voltage source is charged via rectifier, in such a way that according to the State of charge of the capacitor the ignition voltage potential is lowered.

Considered publications:
German patent specification No. 702 293.

1 sheet of drawings