-
Nachlaufschaltung zur Sicherstellung der Anlaufbereitschaft und der
Einstellgenauigkeit eines Grob-Fein-Brückenservosystems D:e Erfindung bezieht sich
auf eine Nachlaufschaltung zur Sicherstellung der Anlaufbereitschaft und der Einstellgenauigkeit
eines Grob-Fein-Brückenservosystems mit mindestens zwei Geschwindigkeitsstufen,
das mit einem eine einzige Umdrehung ausführenden und mindestens einem mehrere Umdrehungen
ausführenden Nachlaufpotentiometer ausgerüstet ist.
-
Wie das Prinzipschaltbild für ein derartiges Servosystem mit zwei
Geschwindigkeitsstufen zeigt, ist für die Grobeinstellung eine Brückenschaltung,
bestehend aus dem Geber 1, dem Nachlaufpotentiometer 2 und dem Relais 3 vorgesehen.
Für die Feineinstellung dient die Brückenschaltung mit dem Geber 4, dem Nachlaufpotentiometer
5 und dem Verstärker 6. Die beiden Brücken sind auf der Geberseite parallel geschaltet
und über das Klemmenpaar 7 an eine Spannungsquelle gelegt.
-
Werden bei der Wahl einer neuen Stellung die Geber 1. und 4 um je
einen oder mehrere Schritte verstimmt, dann ist die .Spannung an den Schleifern
8 und 9 gegen Masse nicht mehr Null. Das Relais 3 ist somit erregt und legt den
Eingang des Verstärkers 6 über den Kontakt 10 an den Schleifer 8 des Nachlaufpotentiometers
2 (Grob).
-
Der nun von der verstärkten Brückenspannung gespeiste Motor 11 setzt
sich in Bewegung und verstellt den Schleifer 8 über das Malteserkreuz 12 oder ein
anderes Schrittschaltwerk nach je einer Umdrehung des Potentiometers 5 so oft schrittweise
weiter, bis die Brücke mit dem Geber 1 abgeglichen ist. - Hierbei macht das Potentiometer
5 soviel Umdrehungen als Schritte von dem Potentiometer 2 durchgeführt wurden. -
Daraufhin fällt das Relais 3 ab, wobei der Eingang des Verstärkers 6 über den Kontakt
10 an den Schleifer 9 des Nachlaufpotentiometers 5 gelegt wird. Der Motor 11 läuft
erneut an, um den Feinabgleich über die Brücke mit dem Geber 4 durchzuführen. --
Für insgesamt alle Schaltstellungen der Geber 1 und 4 beschreibt der Schleifer 8
einen Winkel von etwa 360°, während der Schleifer 5 eine Drehbewegung von
(n -f- 1) - 360° ausführt. Dabei ist n
die Anzahl der Grobstufen des
Gebers 1.
-
Die Kontaktbahn des Potentiometers 5 bedeckt aber nur einen Winkel
von 350 bis maximal 358°. Außerdem darf der .Schleifer 9 die Anschlüsse zur Kontaktbahn
nicht kurzschließen. Bei jedem Umlauf ist deshalb der Schleifer 9 im nichtleitenden
Bereich der Kontaktbahn für kurze Zeit ohne elektrische Verbindung mit dem Widerstandsbelag.
-
Unter ganz bestimmten Voraussetzungen kann es nun vorkommen, daß der
Servoantrieb gerade dann zum Stillstand kommt, wenn sich der Schleifer 9 im nichtleitenden
Bereich der Kontaktbahn befindet.
-
Ist z. B. der Grobabgleich gerade beendet, so daß der Verstärker 6
über den Kontakt 10 bereits mit dem Schleifer 9 verbunden ist und wird die Betriebsspannung
gerade in dem Augenblick unterbrochen, wenn der Schleifer 9 die Kontaktbahn verlassen
hat, so kann der Antrieb den Feinabgleich nicht beenden, wenn die Betriebsspannung
wieder vorhanden ist. Der Schleifer 9 bleibt z. B., wie im Prinzipschaltbild gestrichelt
dargestellt, stehen, und der Verstärker 6 erhält keine Eingangsspannung, so daß
der Motor nicht anläuft. Der Bedienende nimmt aber an, der Servoantrieb habe die
an den Gebern gewählten Werte richtig eingestellt. Außerdem reagiert der Antrieb,
ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen, nichtmehr auf Kommandos durch den Geber 4.
Erst bei einer Stellungsänderung am Geber 1, durch die der Kontakt 10 des Relais
3 den Verstärker 6 an den Schleifer 8 legt, kommt der Motor 11 zum Anlauf und der
Schleifer 9 wieder auf die Kontaktbahn.
-
Eine ähnliche Erscheinung kann auftreten, wenn mit dem Geber 1 eine
Stellung gewählt wird, bei der der Schleifer 9 des Nachlaufpotentiometers 2 am äußersten
Ende der Kontaktbahn zum Stillstand kommen soll. Hierbei ist es aber möglich, daß
der Schleifer auf den nichtleitenden Teil gerät (Überschwingen) und nicht mehr auf
den Sollwert zurücklaufen kann, weil der Motor 11 von dem Verstärker 6 keine
Spannung mehr erhält.
-
In dem zuletzt genannten Fall kann eine Fehleinstellung durch eine
höhere Dämpfung des Systems vermieden werden. Die hierdurch bedingte längere Einstellzeit
des Antriebes ist aber unerwünscht. - Es ist auch möglich das Potentiometer 5 nicht
bis dicht an die Enden der Kontaktbahn auszunutzen. Auch
diese Lösung
ist nicht zweckmäßig, weil dadurch die Genauigkeit der Einstellung abnimmt.
-
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die genannten Fehlermöglichkeiten
zu vermeiden, ohne hierbei die Einstellzeit des Servoantriebes zu vergrößern oder
dessen Genauigkeit zu vermindern.
-
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Schaltmittel (Spannungsteilerwiderstände
13/14 oder ein Kontakt 15) vorgesehen sind, die dem Motor eine Hilfsspannung zuführen,
wenn der Schleifer 9 des mehrfach umlaufenden Potentiometers 5 auf den nichtleitenden
Bereich der Kontaktbahn gelangt.
-
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bietet den Vorteil, daß es
möglich ist, ein Servosystem mit denkbar geringem Aufwand absolut betriebssicher
aufzubauen, ohne wie bisher Zugeständnisse hinsichtlich der Einstellzeit oder der
Genauigkeit machen zu müssen. Sie ermöglicht somit sehr kurze Einstellzeiten, die
bei den bisher bekannten Antrieben nicht zu erreichen sind. Es ist dabei freigestellt
den Betrieb mit Gleich- oder Wechselspannung vorzusehen. Ferner kann die erfindungsgemäße
Schaltungsanordnung auch in Systemen zur Anwendung kommen, die mehr als zwei Geschwindigkeitsstufen
aufweisen. Die Schaltmittel sind dann für jedes Nachlaufpotentiometer vorzusehen
oder wirksam zu machen, welches mehr als eine Umdrehung ausführt.
-
Die Eigenschaften und die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltanordnung
werden nachstehend an Hand des Prinzipschaltbildes näher erläutert. -- Damit der
Verstärker 6 auch dann von der Brücke Spannung erhält, wenn der Schleifer 9 des
Nachlaufpatentiometers 5 in den nichtleitenden Bereich der Kontaktbahn gelangt,
ist gemäß der Erfindung ein Spannungsteiler mit den Widerständen 13 und 14 vorgesehen.
Dieser liegt parallel zu den Anschlüssen des Potentiometers 5, und der Mittelpunkt
ist mit dem Schleifer 9 verbunden. Die Widerstände 13 und 14 sind groß gegenüber
dem Widerstand des Potentiometers 5, damit die Einstellgenauigkeit des Servoantriebes
nicht beeinträchtigt wird. Ferner sind die Werte annähernd gleich und so bemessen,
daß der Verstärker bei jeder Stellung des Gebers 4 eine ausreichende Spannung für
den Antrieb des Motors erhält, wenn sich der Schleifer 9 nicht auf der Kontaktbahn
befindet. Außerdem soll der Eingangswiderstand des Verstärkers 6 etwa 20mal größer
sein als der Gesamtwiderstand des Potentiometers 5. Die Drehrichtung für das Auflaufen
des Schleifers 9 auf die Kontaktbahn ist durch die Stellung des Gebers 4 gegeben
und kann im gleichen Sinne oder auch entgegengesetzt erfolgen, wie die vorangegangene
Drehbewegung des Antriebes. Mit welcher Drehrichtung der Schleifer wieder auf die
Kontaktbahn kommt, ist belanglos. Wesentlich ist jedoch, daß die erneute Einstellung
auf den Sollwert unter anderen dynamischen Voraussetzungen erfolgt als zuvor. Es
ist auch möglich, nur einen der Widerstände 13 oder 14 vorzusehen. Diese Lösung
ist aber nicht zweckmäßig, weil dadurch das Gleichgewicht der Feineinstellbrücke
einseitig verlagert wird.
-
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann an Stelle des Spannungsteilers
13/14 ein Kontakt 15 von einer geeigneten Stelle, z. B. vom Fortschaltgetriebe 12
aus, betätigt werden, der immer dann schließt, wenn der Schleifer 9 des Potentiometers
5 die Kontaktbahn verläßt. Über den Kontakt 15 wird dem Verstärker 6 eine Hilfsspannung
zugeführt, die z. B. aus der Brückenspeisung abgeleitet ist, und bewirkt. daß der
Schleifer 9 wieder auf die Kontaktbahn gelangt.