DE1149083B

DE1149083B - Electric step controller

Info

Publication number: DE1149083B
Application number: DEJ15209A
Authority: DE
Inventors: C Jan Jelinek
Original assignee: C JAN JELINEK
Current assignee: C JAN JELINEK
Priority date: 1957-08-14
Filing date: 1958-08-08
Publication date: 1963-05-22
Also published as: CH365127A

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schrittregler mit wenigstens zwei gleichartig aufgebauten Relaiskreisen, die in Abhängigkeit vom Integral der Regelabweichung gesteuert werden, unter Verwendung einer aus einem i?C-Glied bestehenden Integrationsschaltung, welche einen Regelvorgang auslöst, sobald die Kondensatorspannung einen Grenzwert überschreitet.The invention relates to an electrical step controller with at least two identically constructed Relay circuits that are controlled as a function of the integral of the control deviation, using an integration circuit consisting of an i? C element, which triggers a control process as soon as the capacitor voltage exceeds a limit value.

Es ist eine elektrische Einrichtung zur Regelung physikalischer Größen bekannt, bei der mit Hilfe eines Difierentialrelais bei Über- oder Unterschreiten eines bestimmten Wertes der Regelgröße fortlaufend Regelimpulse ausgesendet werden. Das unter dem Einfluß der Regelgröße und einer Vergleichsgröße stehende Differentialrelais schaltet je nach der Regelrichtung unterschiedliche Kontakte ein, und zwar unter der Einwirkung eines kontinuierlich getriebenen Motors intermittierend. Durch die dabei entstehenden Impulse werden entsprechend intermittierend Zwischenrelais einer Verzögerungseinrichtung erregt, die erst bei vorbestimmter Dauer der Impulsgabe bzw. vorbestimmter Anzahl von Impulsen den Regelvorgang auslöst. Dadurch soll ein Auslösen oder Unterbrechen des Regelvorganges bei Auftreten oder Ausbleiben vereinzelter Impulse, also bei kurzzeitigen Schwankungen der Regelgröße, vermieden werden. Da bereits das Differentialrelais nur auf ausreichende Abweichungen der Regelgröße vom Vergleichswert anspricht, ist diese Anordnung für eine Feinregelung nicht geeignet.An electrical device for controlling physical quantities is known, with the aid of of a differential relay continuously when the controlled variable exceeds or falls below a certain value Control pulses are sent out. This under the influence of the controlled variable and a comparison variable Standing differential relay switches on different contacts depending on the control direction, namely intermittently under the action of a continuously driven motor. By doing it The resulting impulses are intermittently intermediate relays of a delay device energized that only at a predetermined duration of the pulse or a predetermined number of pulses triggers the control process. This is intended to trigger or interrupt the control process in the event of the occurrence or absence of isolated impulses, i.e. brief fluctuations in the controlled variable, be avoided. Since the differential relay only shows sufficient deviations in the controlled variable responds to the comparison value, this arrangement is not suitable for fine control.

Weiterhin sind Selbststeuereinrichtungen für Schiffe und Flugzeuge bekannt, bei denen mit Hilfe von Integratoren die normale, den Kurs bestimmende Mittellage des Ruders in Abhängigkeit von der Kursabweichung und der Zeitdauer dieser Abweichung vorübergehend verstellt wird. Zu diesem Zweck ist ein durch den Kompaß gesteuerter Wechselkontakt als Impulsgeber vorgesehen, der bei Kontaktschluß eine Integrationsschaltung in Form eines i?C-Gliedes an eine Stromquelle anschließt. Der Regelvorgang wird durch Glimmlampen ausgelöst, die bei Zündung ein Regelrelais einschalten. Der Aufbau der Zündspannung wird von der Impulsgabe und der Auslegung der i?C-Glieder bestimmt. Die Regelrelais sprechen also nur dann an, wenn der Impulsgeber einen ausreichend langen Impuls oder eine größere Anzahl von aufeinanderfolgenden Impulsen in der gleichen Richtung auslöst. Bei einer etwas abgewandelten Ausbildung eines solchen Reglers sind statt der einfachen Kontakte des Impulsgebers Widerstände vorgesehen, die von einer durch den Kompaß gesteuerten Kontaktfahne überstrichen Elektrischer SchrittreglerFurthermore, self-steering devices for ships and aircraft are known in which with the help of integrators the normal, course-determining center position of the rudder depending on the Course deviation and the duration of this deviation is temporarily adjusted. To this Purpose is a controlled by the compass changeover contact is provided as a pulse generator, which when the contact closes an integration circuit in the form of an i? C element connects to a current source. Of the The control process is triggered by glow lamps that switch on a control relay when ignited. Of the The build-up of the ignition voltage is determined by the impulses and the design of the i? C elements. the Control relays only respond when the pulse generator has a sufficiently long pulse or triggers a larger number of consecutive pulses in the same direction. At a A slightly modified design of such a controller are instead of the simple contacts of the pulse generator Resistors are provided which are swept over by a contact flag controlled by the compass Electric step controller

Anmelder:
C. Jan Jelinek, PragApplicant:
C. Jan Jelinek, Prague

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Spreer, Patentanwalt,
Göttingen, Groner Str. 37Representative: Dipl.-Ing. A. Spreer, patent attorney,
Göttingen, Groner Str. 37

Beanspruchte Priorität:
Tschechoslowakei vom 14. August 1957 (Nr. PV 3141-57)Claimed priority:
Czechoslovakia from August 14, 1957 (No. PV 3141-57)

C. Jan Jelinek, Prag,
ist als Erfinder genannt wordenC. Jan Jelinek, Prague,
has been named as the inventor

werden können. Damit wird auch die Größe des zum Aufladen des Kondensators dienenden Stromes in Abhängigkeit von der Größe der Regelabweichung verändert, um bei großen Regelabweichungen ein schnelleres Ansprechen der Regekelais zu bewirken. Bei beiden Ausführungsformen sind die Integrationsschaltungen beim Fehlen von Regelabweichungen abgeschaltet. Die Einrichtungen benötigen daher stets einen gewissen Totgang.can be. This also increases the size of the current used to charge the capacitor in Depending on the size of the control deviation, changed to one in the event of large control deviations to cause the control relay to respond more quickly. In both embodiments, the integration circuits are switched off in the absence of control deviations. The facilities therefore always require a certain amount of backlash.

Es ist weiterhin ein Schrittregler bekannt, der mit zwei Thyratronen ausgerüstet ist, deren Gitter über einen Widerstandsteiler an Spannungen liegen, deren Höhe sich aus der Überlagerung zweier unterschiedlicher Spannungen ergibt. Bei diesem bekannten Regler besteht die an den Gittern anliegenden Spannung aus einer von der Regelgröße abhängigen Gleichspannung sowie aus einer überlagerten sägezahnförmigen, von einem Kippgerät od. dgl. erzeugten Spannung. Überschreitet bei dem bekannten Kippregler die Summenspannung einen vorbestimmten Wert, der oberhalb der Zündspannung eines der Thyratrone liegt, so zündet das entsprechende Thyratron und leitet somit den Regelvorgang bzw. einen Schritt des Regelvorganges ein. Für die Auslösung des Regelvorganges ist jeweils eine dem Sollwert der Regelgröße entsprechende Hilfsspannung erforderlich. Dieser bekannte Schrittregler hat den erheblichen Nachteil, daß er sehr empfindlich ist gegenüber kurzzeitigen Spannungsschwankungen, beispielsweise gegen Überspannungen bei Schaltvorgängen oder Unterspannungen bei Einschaltung von Ver-There is also a step controller is known, which is equipped with two thyratrons, whose grid over a resistor divider to voltages, the level of which results from the superposition of two different Tension results. In this known regulator, the voltage applied to the grids is present from a DC voltage dependent on the controlled variable as well as from a superimposed sawtooth-shaped, Voltage generated by a tilting device or the like. Exceeds in the known tilt controller the sum voltage has a predetermined value which is above the ignition voltage of one of the Thyratrone is located, the corresponding thyratron ignites and thus initiates the control process or one step of the control process. An auxiliary voltage corresponding to the setpoint value of the controlled variable is required to initiate the control process necessary. This known step controller has the significant disadvantage that it is very sensitive against short-term voltage fluctuations, for example against overvoltages during switching operations or undervoltage when switching on

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brauchern, die im Einschaltaugenblick einen hohen Fig. 2 ist eine graphische Darstellung des Regel-Strom aus dem Netz entnehmen, von dem auch die Vorganges, undneed a high figure at the moment of power-up. Fig. 2 is a graphical representation of the control current from the network, from which the process, and

Hilfsspannung entnommen wird. Die Stabilität des Fig. 3 zeigt schließlich die Verwendung eines elek-Auxiliary voltage is taken. The stability of Fig. 3 finally shows the use of an elec-

bekannten Schrittreglers ist aus vorstehenden Grün- ironischen Schalters an Stelle von in Fig. 1 benutztenKnown step controller is from the above green-ironic switch used in place of in Fig. 1

den sehr gering. Er spricht bei kurzzeitigen Span- 5 mechanischen Kontakten zur Entladung der Konden-very low. In the case of short-term mechanical 5 contact, he speaks to the discharge of the condensate

nungsbeeinflussungen des speisenden Netzes an und satoren.influencing the feeding network on and sators.

leitet ungewollte Regelvorgänge ein. Wie Fig. 1 zeigt, weist die erfindungsgemäße Regel-initiates unwanted control processes. As Fig. 1 shows, the inventive control

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die einrichtung im wesentlichen zwei gleichartig aufge-Nachteile der bekannten Schrittregler zu vermeiden baute Integrationsschaltungen mit Elektronenröhren 5 und einen Regler zu schaffen, der ohne Totgang io bzw. 6 auf. Es können dies sowohl Vakuumröhren arbeitet und sich durch eine sehr große Stabilität aus- als auch gasgefüllte Röhren sein. Die Steuergitter zeichnet und dessen Regelvorgänge sich in Abhängig- dieser Röhren liegen, jedes für sich, an einem Intekeit von dem Unterschiedsbetrag zwischen dem Soll- grationskondensator 3 bzw. 4, denen Widerstände 1 und Istwert über verschieden große Zeitintervalle bzw. 2 zugeordnet sind. Diese Widerstände sind vererstrecken. 15 änderbar und können Geberwiderstände sein oderIt is the object of the present invention to provide the device with essentially two similar disadvantages to avoid the known step controller built integration circuits with electron tubes 5 and to create a controller that works without backlash io or 6. Both vacuum tubes can do this works and can be gas-filled tubes due to a very high stability. The control grid draws and its control processes are dependent on these tubes, each for itself, on an entity of the difference between the desired integration capacitor 3 or 4, which resistors 1 and actual value are assigned over different time intervals or 2. These resistances are stretched out. 15 changeable and can be encoder resistances or

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von aber von Gebern gesteuert werden, deren Einstellung dem eingangs bezeichneten Schrittregler aus und von der Regelgröße bzw. von einer Vergleichsgröße sieht vor, daß die ohmsche Komponente der RC- bestimmt ist. Zur Anpassung an besondere Aufgaben Glieder abhängig von der Regelgröße bzw. von der der Meß- und Regeltechnik können als Geber auch Vergleichsgröße verändert wird, daß an dem Kon- 20 Photozellen, mechanisch gesteuerte Potentiometer densator jedes i?C-Gliedes jeweils das Steuergitter und auch Elektronenröhren dienen,
einer Elektronenröhre liegt und daß die Kondensate- Die veränderlichen Widerstände 1 und 2 bilden ren durch abwechselnd schließbare Kontakte über- zusammen mit den Kondensatoren 3 und 4 zwei brückbar sind, die einem Relais angehören, das von Integrationskreise. Erreicht die Spannung am Konin den Anodenstromkreisen der Elektronenröhren 25 densator 3 bzw. 4 einen gewissen positiven Wert, liegenden Relaisanordnungen steuerbar ist, derart, steigt der Anodenstrom der Röhre 5 bzw. 6 so weit daß beim Auslösen des Regelvorganges in einer an, daß ein im Anodenkreis befindliches Relais 11 Richtung gesperrt ist, bzw. derart, daß beim Erreichen bzw. 12 anspricht. Entscheidend für das Ansprechen Richtung gesperrt ist bzw. derart, daß beim Erreichen der Relais 11 oder 12 ist der Wert der positiven einer bestimmten Spannung an den Kondensatoren 30 Spannung an den Kondensatoren 3 und 4. Derjenige der Integrationsschaltung der Regelzyklus unter- Kreis spricht eher an, bei welchem der kritische brochen wird. Spannungswert zuerst erreicht wird, wodurch derIn order to achieve this object, however, the invention is based on being controlled by encoders, the setting of which is based on the step controller referred to at the beginning and the controlled variable or a comparison variable provides that the ohmic component of the RC is determined. To adapt to special tasks elements depending on the controlled variable or on that of the measurement and control technology can also be changed as a transmitter comparison variable that on the con-20 photocells, mechanically controlled potentiometer capacitor of each i? C element respectively the control grid and also Electron tubes serve,
The variable resistors 1 and 2 form ren through alternately closable contacts over- together with the capacitors 3 and 4 two can be bridged, which belong to a relay, which of integration circuits. If the voltage at the Konin the anode circuits of the electron tubes 25 capacitor 3 or 4 reaches a certain positive value, lying relay arrangements can be controlled, so the anode current of the tube 5 or 6 increases so far that when the control process is triggered in one that an im Anode circuit located relay 11 direction is blocked, or in such a way that when reached or 12 responds. Crucial for the response direction is blocked or in such a way that when reaching the relay 11 or 12, the value of the positive of a certain voltage on the capacitors 30 is the voltage on the capacitors 3 and 4. The one of the integration circuit of the control cycle is more likely to respond at which the critical one is broken. Voltage value is reached first, whereby the

Bei der neuen Anordnung erfolgt in den Eingangs- Richtungssinn des Regelvorganges festgelegt wird, kreisen eine Integration, und zwar sowohl der Ver- Kathodenwiderstände9 und 10 sowie Potentiometer? gleichsgröße als auch der zu messenden Größe. Die 35 und 8 bestimmen die Größe der kritischen Spannung Integrationskreise sind ständig an eine Stromquelle und erlauben eine Einstellung des Reglers,
angeschlossen und arbeiten mit großer Empfindlich- Erreicht die Spannung des Kondensators 3 zuerst keit. Aus dem Vergleich der integrierten Größen den kritischen Wert, so schließen sich die Kontakte wird die Dauer der vom Stellmotor vorzunehmenden Ua, Ub und lic, 11 d des Relais 11. Über die Regelung abgeleitet, die bei einer bestimmten Wahl 40 Kontakte 11 c, Hd wird ein Relais 14 an die Spander Zeitkonstante des i?C-Gliedes derart ist, daß sich nungsquelle 16 angeschlossen. Über Kontakte 14 a, die Regelgröße ohne Pendelung auf den gewünschten 14 b des Relais 14 werden Klemmen 18 und 19 an Wert einstellt. Weiter erreicht man mit der neuen Spannung gelegt, so daß ein an sie angeschlossener Anordnung, daß die Regeleinrichtung nicht beim Gleichstrom-Stellmotor in einer bestimmten Dreh-Überschreiten von Spannungsmomentanwerten aus- 45 richtung anläuft. Außerdem unterbrechen die Kongelöst wird, sondern daß eine Auslösung nur durch takte 14 c, 14 d des Relais 14 den Stromkreis für ein Integration von Spannungszeitflächen und Erreichen Relais 15, wodurch eine Klemme 20, an welcher eine vorbestimmter Werte erfolgt. Somit ist die Auslösung Spannung für die umgekehrte Drehrichtung des des neuartig ausgebildeten Schrittreglers abhängig Motors abgegriffen wird, stromlos ist. Der Stellmotor von dem Unterschied zweier Spannungszeitintegral- 50 beeinflußt die Regelgröße so lange, bis am Kondenwerte, die zu einer außerordentlich großen Stabilität sator 4 ebenfalls der kritische Spannungswert erreicht des Reglers führen. wird.With the new arrangement, the input direction of the control process is determined, there is an integration, namely both the cathode resistors9 and 10 and the potentiometer? the same size as the size to be measured. The 35 and 8 determine the size of the critical voltage Integration circuits are constantly connected to a current source and allow the controller to be set,
connected and work with great sensitivity, the voltage of capacitor 3 reaches first speed. From the comparison of the integrated variables the critical value, so the contacts close, the duration of the Ua, Ub and lic, 11 d of the relay 11 to be made by the servomotor is derived. Via the control, the 40 contacts 11 c, Hd A relay 14 is connected to the Spander time constant of the i? C element such that the voltage source 16 is connected. Via contacts 14 a, the controlled variable without oscillation to the desired 14 b of the relay 14, terminals 18 and 19 are adjusted to their value. Furthermore, with the new voltage applied, an arrangement connected to it ensures that the control device does not start up in the direct current servomotor in a certain rotational direction exceeding the instantaneous voltage values. In addition, the Kongelöst is interrupted, but that a triggering only by clocks 14 c, 14 d of the relay 14 the circuit for an integration of voltage time areas and reaching relay 15, whereby a terminal 20, at which a predetermined value takes place. Thus, the triggering voltage for the reverse direction of rotation of the newly designed step controller dependent motor is tapped, is de-energized. The servomotor of the difference between two voltage time integral 50 influences the controlled variable until the condensate values that lead to an extraordinarily high stability sator 4 also reach the critical voltage value of the controller. will.

Infolge der Integrationsschaltung ändert sich auch Nach Erreichen dieses Spannungswertes spricht die Größe des jeweiligen Regelschrittes mit der Ab- das Relais 12 an. Obwohl nun die Kontakte 12 c, 12 d weichung des Istwertes vom Sollwert, so daß sich die 55 des Relais 12 geschlossen sind, kann das Relais 15 Regelfrequenz mit Annäherung an den Sollwert lau- nicht ansprechen, da sein Stromkreis durch die entfend erhöht. Hierdurch benötigt man für die Beseiti- sprechenden Kontakte des Relais 14 unterbrochen gung einer Regelabweichung im Vergleich zu den ist. Dagegen wird durch das Ansprechen von Relais bekannten Schrittreglern eine wesentlich geringere 12 über dessen Kontakte 12 a, 12 b der Stromkreis Zeit. Die Schrittlänge vergrößert sich mit wachsender 60 für das Relais 13 geschlossen, welches durch Schlie-Abweichung des Istwertes vom Sollwert etwa quadra- ßen seiner Kontakte 13 a, 13 b und 13 c, 13 d eine tisch. Diese Abhängigkeit ergibt sich dadurch, daß Entladung der Kondensatoren 3 und 4 bewirkt, wofür die Schrittdauer bzw. für die Regelung der Unter- durch die Relais 11, 12, 13 und 14 abfallen. Dieser schied der Spannungszeitintegrale maßgebend ist. gesamte Schaltzyklus wiederholt sich so lange, bis An Hand der Fig. 1 bis 3 soll der Erfindungs- 65 der Sollzustand erreicht wird. Die Anzahl der Schaltgegenstand nun näher beschrieben werden. In zyklen ist sowohl von der Regelgeschwindigkeit als Fig. 1 ist ein Schaltbild der Regeleinrichtung auch von der Zeitkonstante der Integrationskreise dargestellt, aus welcher das Prinzip erkennbar ist; abhängig und kann durch Wahl der mechanischenAs a result of the integration circuit, the size of the respective control step also changes after this voltage value has been reached, with the relay 12 responding. Although the contacts 12 c, 12 d now deviate from the actual value from the setpoint, so that the 55 of the relay 12 are closed, the relay 15 can not respond to the control frequency as the setpoint is approached, since its circuit increases due to the missing. As a result, for the contacts of the relay 14 that speak for one another, interrupted generation of a control deviation compared to the actual is required. On the other hand, the response of the relay known step controller a much lower 12 over its contacts 12 a, 12 b of the circuit time. The step length increases with increasing 60 for the relay 13 closed, which due to the closing deviation of the actual value from the setpoint approximately square its contacts 13 a, 13 b and 13 c, 13 d a table. This dependency results from the fact that the capacitors 3 and 4 discharge, for which the step duration or for the regulation of the lower by the relays 11, 12, 13 and 14 decrease. This differentiated the stress-time integral is decisive. The entire switching cycle is repeated until the invention is 65 to reach the desired state with reference to FIGS. 1 to 3. The number of the switching object will now be described in more detail. In cycles, both the regulating speed and FIG. 1 are shown a circuit diagram of the regulating device as well as the time constant of the integration circuits, from which the principle can be recognized; dependent and can be changed by choosing the mechanical

Übersetzung zwischen dem Stellmotor und dem die Regelgröße beeinflussenden Steuerelement verändert werden.Translation between the servomotor and the control element influencing the controlled variable changed will.

Eine graphische Darstellung des Regelvorganges zeigt Fig. 2. In dem Diagramm ist für zwei Möglichkeiten des Regelverlaufs die Regelgröße χ in Abhängigkeit von der Zeit t gezeichnet. Die voll gezeichnete Kurve I kennzeichnet einen aperiodischen Verlauf, wogegen die gestrichelt gezeichnete Kurve II eine Regelung mit einem gedämpft oszillierenden Verlauf darstellt.A graphical representation of the control process is shown in FIG. 2. In the diagram, the controlled variable χ is plotted as a function of the time t for two possibilities of the control course. The fully drawn curve I characterizes an aperiodic course, whereas the dashed curve II represents a control with a damped oscillating course.

Der maßgebende Faktor für den Regelvorgang, d. h. ob eine Regelung nach Kurve I oder II zustande kommt, ist durch den AusdruckThe decisive factor for the control process, i. H. whether a regulation according to curve I or II comes about comes is through the expression

A =EC ■ IA = EC ■ I

(D(D

definiert, welcher mit der Konstanten für die Kreisverstärkung verglichen werden kann.defines which can be compared with the constant for the loop gain.

Es bedeutetIt means

E = die Spannung am Kondensator 3 oder 4,
C = die Kapazität des Kondensators 3 oder 4,
/ = die Regelgeschwindigkeit, welche durch die zeitliche Änderung des den Widerstand 1 oder 2 durchfließenden Stromes gegeben ist, K = die von der baulichen Ausführung und Einstellung des Reglers abhängige Konstante. E = the voltage on capacitor 3 or 4,
C = the capacitance of capacitor 3 or 4,
/ = the control speed, which is given by the temporal change in the current flowing through resistor 1 or 2, K = the constant dependent on the structural design and setting of the controller.

Im Falle der Gleichheit des Ausdruckst mit der Konstante des Gerätes K, das ist. wennIn the case of equality of the expression t with the constant of the device K, that is. if

stand 1) schon jene kritische Spannung erhalten, welche dem Schaltwert entspricht und infolgedessen das Relais 12 zum Ansprechen bringt, wodurch der nicht eingezeichnete Stellmotor, welcher an die Klemmen 18, 19, 20 angeschlossen ist, zu laufen beginnt und somit auf die Regelgröße* im regelnden Sinne einwirkt. Dieser Regelvorgang ist im Diagramm durch die Linie bc angezeigt. In dieser Zeit werden die Kondensatoren 3, 4 wieder geladen. Der Punkt c stand 1) already received the critical voltage that corresponds to the switching value and as a result causes the relay 12 to respond, whereby the servomotor (not shown), which is connected to the terminals 18, 19, 20, begins to run and thus to the controlled variable * im regulating senses. This control process is indicated in the diagram by the line bc. During this time, the capacitors 3, 4 are charged again. The point c

ίο ist durch die Zeit U gegeben, nach welcher das Relais 11 des Integrationskreises 1, 3 anspricht und den Regelvorgang beendet. Nach dem Erreichen des Punktes c werden, wie schon oben erwähnt, die Ladungen beider Kondensatoren 3, 4 gelöscht, und das bedeutet das Ende des ersten und Anfang des nächsten Zyklus.ίο is given by the time U , after which the relay 11 of the integration circuit 1, 3 responds and ends the control process. After reaching point c , as already mentioned above, the charges of both capacitors 3, 4 are extinguished, and that means the end of the first and the beginning of the next cycle.

Auch rechnerisch ist der Regelvorgang ziemlich einfach zugänglich. Die jeweiligen Regelzeiten können aus den folgenden Gleichungen ermittelt werden:The control process is also fairly easily accessible mathematically. The respective control times can can be determined from the following equations:

A. Die Ansprechzeit (das ist die Zeit, die vergeht, bis die Regelung innerhalb eines Zyklus einsetzt):A. The response time (this is the time it takes for control to start within a cycle):

B. Die Dauer des ganzen Zyklus:B. The duration of the whole cycle:

14- — · t_r 14- - t _r

= E ■ C = E ■ C

(A)(A)

E C I = K,E C I = K,

(0)(0)

ist die Regelung kritisch, d. h., sie verläuft nur in einem einzigen Zyklus.the regulation is critical, d. that is, it only runs in a single cycle.

Wenn der Ausdruck A kleiner ist als K, das ist, wennIf the term A is less than K, that's if

E-CKK, (I) E-CKK, (I)

kommt es zu einer aperiodischen Regelung, deren Verlauf beispielweise durch die gebrochene Kurve I angegeben ist. Ist aber das Produkt A größer als die Konstante K, das ist, wennan aperiodic regulation occurs, the course of which is indicated, for example, by the broken curve I. But if the product A is greater than the constant K, that is if

E-C -I>K, (II) EC -I> K, (II)

wird der Regelvorgang in gedämpften Schwingungen, wie es durch die Kurve II angedeutet ist, vor sich gehen.the control process in dampened oscillations, as indicated by curve II, is in front of you walk.

Es sei zunächst der Regelvorgang nach der Kurve I näher besprochen. Es wird angenommen, daß der Widerstand 1 des ersten Integrationskreises mit dem Kondensator 3 als Vergleichsnormal ausgebildet ist, d. h., die Zeitkonstante dieses i?C-Gliedes ist so gewählt, daß im Gleichgewichtszustand der Istwert der Regelgröße χ dem im Diagramm durch die gestrichelte Linie nn' dargestellten Sollwert w entspricht. Der Widerstand 2, welcher zusammen mit dem Kondensator 4 das zweite Integrationsglied bildet, ist durch den Geber repräsentiert.The control process according to curve I will first be discussed in more detail. It is assumed that the resistor 1 of the first integration circuit with the capacitor 3 is designed as a comparison standard, that is, the time constant of this i-C element is chosen so that in the equilibrium state the actual value of the controlled variable χ that in the diagram by the dashed line nn ' corresponds to the setpoint w shown. The resistor 2, which together with the capacitor 4 forms the second integration element, is represented by the transmitter.

Im Ausgangspunkt α hat die Regelgröße χ beispielsweise einen Wert, der viel kleiner als w ist. Die Spannung an den beiden Kondensatoren 3 und 4 ist in diesem Augenblick gleich Null. Nun werden beide Kondensatoren 3, 4 geladen; der Verlauf der Regelgröße in dieser Zeit ist im Diagramm durch die Linie ab dargestellt. Nach einer Zeit t_x hat der Kondensator 4 wegen der kleineren Zeitkonstante des i?C-Gliedes (am Anfang des Regelvorganges sei der Geberwiderstand 2 kleiner als der NormalwiderC. Die eigentliche Regeldauer innerhalb eines Zyklus:At the starting point α , the controlled variable χ has, for example, a value that is much smaller than w . The voltage across the two capacitors 3 and 4 is zero at this moment. Both capacitors 3, 4 are now charged; the course of the controlled variable during this time is shown in the diagram by the line ab . After a time t _x , the capacitor 4 has, due to the smaller time constant of the i? C element (at the beginning of the control process, the encoder resistance 2 is smaller than the normal resistance C. The actual control duration within a cycle:

fr =fr =

( τη *(τη *

1 -1 -

(C)(C)

Nach diesen Gleichungen kann der gewünschte Regelvorgang im vorhinein berechnet und dadurch eingestellt werden.According to these equations, the desired control process can be calculated in advance and thereby can be set.

Der zweite Zyklus ede verläuft ähnlich dem ersten. Nach einer Zeit i/ schaltet wieder das Relais 12 ein, und der Stellmotor läuft an, wobei sich der Istwert der Regelgröße χ weiter dem Sollwert w nähert. Dieser Prozeß wiederholt sich einige Male, bis der Gleichgewichtszustand nn' erzielt wird, wobei sich die Zykluszeiten U · t₂'... allmählich verkürzen.The second cycle ede is similar to the first. After a time i / the relay 12 switches on again, and the servomotor starts up, the actual value of the controlled variable χ further approaching the setpoint w. This process is repeated a few times until the equilibrium state nn 'is achieved, the cycle times U · t ₂ ' ... gradually shortening.

Etwas anders verläuft die Regelung, wenn die Bedingung (II) erfüllt ist, deren Verlauf durch den Linienzugll im Diagramm dargestellt ist. Nach der Ansprechzeit a'b' kommt es zu einer Regelung Vc', aber die Regelgeschwindigkeit ist größer, und die Regelgröße schießt über den Gleichgewichtszustand nn' hinaus. Während der Ansprechzeit c'd' des folgenden Zyklus ist aber der Strom des Gebers 2 kleiner als der Strom des Vergleichsnormals, welches durch den Widerstand 1 gebildet wird. Infolgedessen erreicht der Kondensator 3 zuerst die kritische Spannung, so daß das Relais 11 und danach auch das Relais 14 ansprechen. Der Stellmotor beeinflußt die Regelgröße χ nun im entgegengesetzten Sinn, d. h., der Istwert der Regelgröße wird kleiner, so daß zum Schluß des zweiten Zyklus im Punkt e' der Istwert wieder unter dem Gleichgewichtszustand nn' liegt. Im weiteren Verlauf nähert sich die Regelgröße zwar der Linie nn', überschreitet diese jedoch einige Male, so daß man in diesem Falle also von einer Regelung mit gedämpften Schwingungen sprechen kann.The regulation proceeds somewhat differently when condition (II) is fulfilled, the course of which is shown by the line drawing in the diagram. After the response time a'b ' there is a control Vc', but the control speed is greater and the controlled variable overshoots the equilibrium state nn ' . During the response time c'd 'of the following cycle, however, the current of the encoder 2 is smaller than the current of the reference standard, which is formed by the resistor 1. As a result, the capacitor 3 first reaches the critical voltage, so that the relay 11 and then the relay 14 respond. The servomotor now influences the controlled variable χ in the opposite sense, ie the actual value of the controlled variable becomes smaller, so that at the end of the second cycle at point e ' the actual value is again below the equilibrium state nn' . In the further course, the controlled variable approaches the line nn ', but exceeds it a few times, so that in this case one can speak of a control with damped oscillations.

Um eine größere Genauigkeit der Regelung zu erzielen und ferner um den Einfluß eines ungenauen Ansprechens der Relais 11 und 12 auszuscheiden, was bei langsam ansteigendem Anodenstrom häufig der Fall ist, läßt sich eine Verbesserung durch die Verwendung von bekannten Kippschaltungen erzielen. Eine solche Kippschaltung ist beispielsweise in Fig. 3 schematisch dargestellt. So können z. B. zwei Schaltungen nach Fig. 3 vor die beiden Relais 11 und 12 (Fig. 1) in den Punkten (Klemmen) 21a, 22 a bzw. 21 b, 22b geschaltet werden. Die entsprechenden Klemmen der Schaltung nach Fig. 3 sind mit den Bezugsziffern 21 und 22 bezeichnet. Die Schaltung gemäß Fig. 3 arbeitet mit einem empfindlichen Hilfsrelais 23, welches durch zwei Elektronenröhren 24 und 25 gesteuert wird. Die in Fig. 1 und 3 übereinstimmenden Teile, wie Widerstände 1, 2, Integrationskondensatoren 3, 4 und Potentiometer 7, 8. sind in Fig. 3 mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei die Bezugsziffern für die Anordnung des. unteren Integrationskreises 2,4 und 8 in Klammern angefügt sind. Der Widerstand 1 (2) veranschaulicht den Geber. Über diesen Widerstand wird der Integrationskondensator 3 (4) aufgeladen. Liegt am Kondensator 3 (4) die Spannung Null, so ist die Röhre 24 gesperrt. Die Röhre 25 führt Strom, weil über die Widerstände 26 und 27 ihr Gitter an einer positiven Spannung liegt. Der am Kathodenwiderstand 28 auftretende Spannungsabfall sperrt die Elektronenröhre 24. Infolgedessen hat das Relais 23 seinen Anker angezogen, und die Kontakte 23 α und 23 b sind geöffnet. Wenn die Spannung am Kondensator 3 (4) ansteigt und einen gegenüber der Kathode positiven Wert erreicht hat, wird die Elektronenröhre 24 leitend. Infolge des Spannungsabfalles am Anodenwiderstand 26 sinkt die an der Anode liegende Spannung ab. Dadurch wird auch die Spannung am Gitter der Röhre 25 verkleinert, und die Röhre 25 wird weniger leitfähig, ihr Anodenstrom nimmt ab, und auch das Potentialgefälle an dem Widerstand 28 wird kleiner. Infolgedessen nimmt der Strom durch die Röhre 24 weiter zu, was eine weitere Spannungsverminderung an ihrer Anode zur Folge hat. Die Elektronenröhre 25 führt schließlich keinen Strom, so daß das Relais 23 abfällt, und es werden die Kontakte 23 α und 23 b geschlossen. Das Relais 11 bzw. 12 wird über die Spannungsquelle 29 angeschaltet. Die Widerstände 27 und 30 werden zur Einstellung des Arbeitspunktes der Röhre 25 benutzt. Der weitere Vorgang verläuft in derselben Weise, wie es in der Beschreibung zu Fig. 1 geschildert wurde.In order to achieve greater control accuracy and also to eliminate the influence of an inaccurate response of the relays 11 and 12, which is often the case with slowly increasing anode current, an improvement can be achieved by using known flip-flops. Such a flip-flop is shown schematically in FIG. 3, for example. So z. B. two circuits according to Fig. 3 are connected in front of the two relays 11 and 12 (Fig. 1) in the points (terminals) 21a, 22a and 21b, 22b . The corresponding terminals of the circuit according to FIG. 3 are designated by the reference numerals 21 and 22. The circuit according to FIG. 3 operates with a sensitive auxiliary relay 23 which is controlled by two electron tubes 24 and 25. The parts that correspond in FIGS. 1 and 3, such as resistors 1, 2, integration capacitors 3, 4 and potentiometers 7, 8, are denoted by the same reference numbers in FIG. 3, the reference numbers for the arrangement of the lower integration circuit 2, 4 and 8 are added in brackets. Resistor 1 (2) illustrates the encoder. The integration capacitor 3 (4) is charged via this resistor. If the voltage across the capacitor 3 (4) is zero, the tube 24 is blocked. The tube 25 carries current because its grid is connected to a positive voltage via the resistors 26 and 27. The voltage drop occurring at the cathode resistor 28 blocks the electron tube 24. As a result, the relay 23 has attracted its armature, and the contacts 23 α and 23 b are open. When the voltage on the capacitor 3 (4) rises and has reached a value that is positive with respect to the cathode, the electron tube 24 becomes conductive. As a result of the voltage drop across the anode resistor 26, the voltage across the anode drops. This also reduces the voltage at the grid of the tube 25, and the tube 25 becomes less conductive, its anode current decreases, and the potential gradient across the resistor 28 also becomes smaller. As a result, the current through tube 24 continues to increase, causing a further decrease in voltage at its anode. The electron tube 25 finally carries no current, so that the relay 23 drops out, and the contacts 23 α and 23 b are closed. The relay 11 or 12 is switched on via the voltage source 29. The resistors 27 and 30 are used to set the operating point of the tube 25. The rest of the process proceeds in the same way as was described in the description of FIG.

Der Erfindungsgegenstand kann für die verschiedensten Regelaufgaben unter Verwendung eines normalen Relaisschaltsatzes verwendet werden. Die verwendeten Geber richten sich nach der Art der Regelgröße. Ferner kann dieses Regelprinzip für Meßgeräte zur Bestimmung der Durchfmßrichtung von Gasen und Flüssigkeiten in Kanälen unter Verwendung automatisch einstellbarer Sonden benutzt werden.The subject of the invention can be used for a wide variety of control tasks using a normal Relay switch set can be used. The encoders used depend on the type of controlled variable. This control principle can also be used for measuring devices for determining the direction of flow of gases and fluids in channels using automatically adjustable probes.

Claims

PATENT CLAIMS: 60

1. Electrical step controller with at least two similarly structured relay circuits, which are shown in Depending on the integral of the system deviation can be controlled using an off an existing ÄC-member integration scarf- p.

device which triggers a control process as soon as the capacitor voltage exceeds a limit value, characterized in that the ohmic component (1 or 2) of the i? C elements is changed depending on the controlled variable or on the comparison variable, that the capacitor ( 3 or 4) of each ÄC member is the control grid of an electron tube (5 or 6) and that the capacitors can be bridged by alternately closable contacts (13 α to 13 d) that belong to a relay (13) that is operated by in the anode circuits of the electron tubes lying relay arrangements (11, 14 or 12, 15) is controllable in such a way that when the control process is triggered in one direction, the triggering in the opposite direction is blocked, or in such a way that when a certain voltage is reached on the Capacitors of the integration circuit the control cycle is interrupted.

2. Step controller according to claim 1, characterized in that instead of the capacitors (3, 4) bridging contacts (13 a to

13 d) electronic switches are provided which essentially represent flip-flops.

3. Step controller according to claim 1 or 2, characterized in that a relay (11 or 12) through the anode current of one of the two discharge tubes (5 or 6) or from the sensitive auxiliary relay (23) of a flip-flop circuit (23, 24, 25) ) is actuated, which is provided with two pairs of contacts (11 d, lic, Ub, Ha or 12d, 12 c, 12 b, 12 a) , the first pair of contacts (1Ia ", lic or 12d, 12c) in the circuit of a third or fourth relay (14 or 15), which also have two pairs of contacts (14 a,

14 b, 14 c, 14 d or 15 a, 15 b, 15 c, 15 d) , of which a pair of contacts (14 a, 146 or 15 a, 15 V) via terminals (19, 18 or 20 , 18) is connected to a servomotor to carry out the regulation in the desired direction, and the remaining contact pairs (14 c, 14 d,

15 c, 15 d) are provided to block the regulation in the opposite direction, and the fifth relay (13) with the contact pairs (11a, 11b and 12 a, 12 b) of the first and second relay (11, 12) in Series is connected so that in the event that the first and second relays (11 and 12) respond, the voltage on the capacitors (3 and 4) of the two integration circuits (3, 5 and 4, 6) is immediately deleted and thus the Control cycle is completed.

4. Step controller according to claim 1 or claims 1 to 3, characterized in that An electrical equivalent circuit (resistor 1) is used as a comparison standard for the controlled variable and that the controlled variable is mapped by means of an encoder that has an adjustable resistor (2) or variable integration capacitor (4) adjusted according to the respective measured value.

Considered publications: German Patent Specifications No. 748 815, 941411; Journal "Electronic Rundschau", year 1956, to 142.

1 sheet of drawings