DE1080197B

DE1080197B - Elektrische Regelvorrichtung mit Rueckfuehrung

Info

Publication number: DE1080197B
Application number: DEJ14751A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Franz Raufenbarth
Original assignee: WH Joens and Co GmbH
Current assignee: WH Joens and Co GmbH
Priority date: 1958-04-26
Filing date: 1958-04-26
Publication date: 1960-04-21

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung· betrifft eine elektrische Regelvorrichtung mit Rückführung, bei welcher Schaltelemente des Rückführkreises zeitweilig überbrückt sind. Es sind Regelvorrichtungen dieser Art bekannt, bei welchen zu einem Widerstand des Rückführkreises ein. Gleichrichter oder ein spannungsabhängiger Widerstand parallel geschaltet ist, um eine spannungs- oder stromrichtungsabhängige Rückführung zu schaffen.

Es sind Kondensatorrückführungen bekannt, bei denen von einer Rückführspannung ein Kondensator über einen Widerstand aufgeladen wird. Die durch den Ladestrom an diesem Widerstand abfallende Spannung· wird über einen Verstärker rückwirkungsfrei in den Meßkreis eingespeist. Bei jeder Änderung der Rückführspannung ergibt sich so ein Rückführimpuls, der exponentiell wieder abklingt. Man erhält also eine nachgiebige Rückführung. Es ist in vielen Fällen angebracht, das Wirksamwerden der Rückführung zu verzögern, beispielsweise indem der Rückführkondensator von einem zweiten Kondensator aufgeladen wird, an dem über einen Ladewiderstand die Rückführspannung anliegt.

Eine nachgiebige Rückführung dieser Art versagt jedoch beim Anfahrbetrieb, d. h. in der Zeit, in der die Regelgröße nach der Inbetriebnahme der Regelstrecke überhaupt erst auf den Sollwert gebracht wird. Es sei beispielsweise der Fall betrachtet, daß eine Temperatur auf einen bestimmten Wert, etwa 250° C, geregelt werden soll. Bei Inbetriebnahme des Reglers, etwa bei einer Temperatur von 20° C, wird sofort die volle Heizung eingeschaltet. Mit dem Einschalten der Heizung wird gleichzeitig die Rückführ spannung angelegt, die den Rückführkondensator auflädt und durch den Ladestrom desselben einen Rückführimpuls in den Meßkreis gibt. Im Anfahrbereich bei 20° C hat dieser Impuls aber keinerlei Wirkung. Er klingt dann exponentiell ab. Der Rückführkondensator bleibt aufgeladen, während die Regelstrecke weiter aufgeheizt wird, so daß kein Ladestrom fließt und bei der Annäherung an den Sollwert keine Rückführung wirksam wird. Dadurch kann die Regelgröße (Temperatur) unter Umständen zunächst stark über den Sollwert (250° C) hinausschießen, was ja durch die Rückführung eigentlich vermieden werden sollte.

Was vorstehend an Hand einer Temperaturregelung erläutert wurde, gilt sinngemäß natürlich auch für die Regelung beliebiger anderer Größen, z. B. eines Druckes oder einer Drehzahl.

Es ist einleuchtend, daß ein solch starkes Hinausschießen über den Sollwert beim Anfahren sehr nachteilige Folgen haben kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Kondensatorrückführung der vorerwähnten Art diese Nachteile zu beseitigen. " Erfindungsgemäß wird daher bei der an sich be-Elektrische Regelvorrichtung
mit Rückführung

Anmelder:

W.H. Joens u. Co., G.m.b.H.,
Düsseldorf, Martinstr. 47-55

Dipl.-Phys. Franz Raufenbarth, Düsseldorf,
ist als ErfindeT genannt worden

kannten Kondensatorrückführung der Rückführkondensator während der Anfahrzeit der Regelstrecke überbrückt. Zweckmäßigerweise sind zu diesem Zweck zu dem Rückführkondensator Spannungsbegrenzende Mittel parallel geschaltet, durch welche ein Strom fließt, solange die Kondensatorspannung einen vorgegebenen Wert überschreitet.

Solange der Sollwert noch nicht erreicht ist, liegt an dem Rückführkondensator die volle Rückführspannung. Es fließt dann zwar kein Ladestrom, aber ein Strom über die Spannungsbegrenzenden Mittel, der einen Spannungsabfall am Ladewiderstand des Kondensators erzeugt und zunächst einen ständigen Rückführimpuls erzeugt, der ein allzu starkes Überschreiten des Regelsollwertes beim Anfahren verhindert. Wenn der Regelsollwert erreicht ist, dann ergibt sich bekanntlich ein Gleichgewichtszustand, bei welchem der Rückführkondensator im Mittel nur auf einen Bruchteil der maximalen Rückführspannung aufgeladen ist. Die Spannungsbegrenzenden Mittel können so ausgelegt werden, daß sie bei dieser Spannung keinen Strom mehr durchlassen und somit nicht mehr wirksam werden. Dann kann die Rückführung in üblicher Weise als nachgiebige Kondensatorrückführung arbeiten.

Die Spannungsbegrenzenden Mittel können beispielsweise von einer Zener-Diode gebildet werden. Sie können aber auch von einem Kontakt eines Relais gebildet werden, das über einen Verstärker von der Spannung des Rückführkondensators gespeist wird. Auch die Verwendung einer geeigneten Glimmröhrenanordnung wäre denkbar.

Die Erfindung ist an Hand zweier Ausführungsbeispiele beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Regelvorrichtung nach der Erfindung, bei welcher die spannungsbegrenzenden Mittel von einer Zener-Diode gebildet werden,

909' 787/315

Fig. 2 eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der als spannungsbegrenzende Mittel ein Relaiskontakt dient.

Eine Meßspannung U_m (Fig. 1), die der Regelgröße entspricht, wirkt auf ein Meßwerk 1, durch das eine Stellgröße gesteuert wird. Mit U^ ist eine von der Stellgröße abhängige Rückführspannung bezeichnet. Die Rückführspannung U% lädt über einen Widerstand 2 einen Kondensator 3 auf. Von der Spannung des Kondensators 3 wird über einen Widerstand 4 ein Kondensator 5 (Rückführkondensator) aufgeladen. Der Spannungsabfall am Widerstand 4 wird über einen Gleichspannungsverstärker 6 mittels eines Widerstandes 7 in den Meßkreis eingespeist und liefert einen der Meßspannung U_m überlagerten Rückführimpuls. Parallel zu dem Kondensator 5 liegt eine Zener-Diode 8.

Beim Anfahren der Regelstrecke würde ohne die Zener-Diode 8 von der vollen Rückführspannung — verzögert durch den Kondensator 3 und den Widerstand 2 — der Rückführkondensator 5 aufgeladen. Der Ladestrom über dem Widerstand 4 würde wegen der Verzögerung zunächst von Null aus ansteigen und dann exponentiell abfallen in dem Maße, wie der Kondensator 5 aufgeladen wird. Der so erhaltene Rückführimpuls im Meßkreis hätte jedoch keinerlei praktische Bedeutung für die Regelung. Nach Aufladung des Kondensators 5 würde der Regelkreis praktisch ohne Rückführung arbeiten, was die eingangs geschilderten Nachteile zur Folge hätte.

Durch die Zener-Diode 8 fließt jedoch ein Strom, sobald die Spannung am Kondensator 5 einen bestimmten Wert erreicht hat. Dieser Strom erzeugt einen Spannungsabfall am Widerstand 4, der eine Rückführung liefert. Sobald der Sollwert der Regelgröße erreicht ist, stellt sich im Gleichgewichtszustand am Kondensator 5 eine mittlere Spannung ein, die kleiner ist als die Zener-Spannung, so daß die Zener-Diode 8 nicht mehr wirksam ist. Die Kondensatorrückführung arbeitet dann in der üblichen Weise.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 handelt es sich um eine Temperaturregelung mittels eines beispielsweise als Fallbügelreglers ausgebildeten Zweipunktreglers. Das Meßwerk 1 des Reglers wird von einem Thermoelement 9 beaufschlagt. Es sei angenommen, daß unterhalb des Regelsollwertes eine Heizung eingeschaltet und oberhalb desselben ausgeschaltet wird. Gleichzeitig mit der Heizung wird durch einen Kontakt 10 eine konstante Spannung U angeschaltet, von der mittels eines Spannungsteilers 11 eine einstellbare Teilspannung Ur als Rückführspannung abgegriffen wird. Die Rückführspannung U_R liegt in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 über einen Widerstand 2 an einem Kondensator 3 an, von dem über einen Widerstand 4 der Rückführkondensator 5 aufgeladen wird. Der Spannungsabfall am Widerstand 4 (Fig. 2) wird über einen Verstärker 6 mittels des Widerstandes 7 der Thermospannung überlagert.

An Stelle der Zener-Diode 8 in Fig. 1 ist ein Kontakt 12 eines Relais 13 vorgesehen. Das Relais 13 wird über einen Verstärker 14 leistungslos von der Spannung am Kondensator 5 zum Ansprechen gebracht. Sobald diese Spannung einen bestimmten Wert überschreitet, zieht das Relais an und schließt den Kontakt 12, so daß dann über den Widerstand 4 und Kontakt ein Strom fließt, der sich als Rückführung bemerkbar macht.

Die Anordnung ist so getroffen, daß die sich nach Erreichen des Sollwertes durch das abwechselnde öffnen und Schließen des Kontaktes 10 einstellende Kondensatorspannung nicht ausreicht, um das Relais zum Ansprechen zu bringen, so daß die Rückführung dann wieder in der üblichen Weise arbeitet.

Der Kurzschluß des Rückführköndensators kann auch zeitabhängig gesteuert werden, indem man einen Zeitschalter beliebiger Bauart empirisch auf die Anfahrzeit einstellt, so daß dieser Zeitschalter dann nach Beendigung der Anfahrzeit den Kurzschlußkontakt öffnet.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Regelvorrichtung mit Rückführung, bei welcher Schaltelemente des Rückführkreises zeitweilig überbrückt sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer an sich bekannten Kondensatorrückführung der Rückführkondensator während der Anfahrzeit der Regelstrecke überbrückt ist.

2. Elektrische Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Rückführkondensator spannungsbegrenzende Mittel parallel geschaltet sind, durchweiche ein Strom fließt, solange dieKondensatorspannung einen vorgegebenen Wert überschreitet.

3. Elektrische Regelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungsbegrenzenden Mittel von einer Zener-Diode gebildet werden.

4. Elektrische Regelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungsbegrenzenden Mittel von einem Kontakt eines Relais gebildet werden, das über einen Verstärker von der Spannung des Rückführkondensators gespeist wird.

5. Elektrische Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückführkondensator in an sich bekannter Weise von einem zweiten Kondensator aufgeladen wird, an dem über einen Ladewiderstand die Rückführspannung anliegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 950731;
schweizerische Patentschrift Nr. 296151;
USA.-Patentschrift Nr. 2 287 754.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen