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Unstetig arbeitender elektrischer Regler für Verfahrensregelstrecken
mit großer Trägheit Die Erfindung betrifft einen unstetig arbeitenden elektrischen
Regler für Verfahrensregelstrecken mit großer Trägheit.
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Für bestimmte Anwendungszwecke ist es erwünscht, auf ein und dieselbe
Regelgröße, beispielsweise die Temperatur eines zu klimatisierenden Raums, mittels
mehrerer verschiedener Stellgrößen in Abhängigkeit von Abweichungen der Regelgröße
von einem vorgegebenen Sollwert einzuwirken, so beispielsweise bei dem erwähnten
Fall einer Raumtemperaturregelung je nach der Regelabweichung eine Heizung
oder eine Kühlung zu betätigen. Eine bekannte Vorrichtung dieser Art betrifft einen
Temperaturregler, bei welchem ein in einer Meßbrücke erzeugtes Fehlersignal ohne
Verstärkung unmittelbar zwei Ausgangsrelais betätigt, die ihrerseits die Einschaltung
einer Heizvorrichtung bzw. einer Kühlvorrichtung je nach dem Vorzeichen der
Regelabweichung steuern.-Eine Rückführung irgendwelcher Art ist bei der bekannten
Vorrichtung nicht vorgesehen, was geringe Stabilität der Regelvorrichtung und angesichts
der verhältnismäßig großen Trägheit einer Raumtemperaturregelstrecke ein erhebliches
überschießen der Regelung zufolge haben muß und die Wirtschaftlichkeit der Anlage
beeinträchtigt.
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Elektrische Rückführungen, insbesondere auch solche, die von dem Stellantrieb
gesteuert werden, sind in elektrischen Regelvorrichtungen an sich bekannt.
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Die Erfindung betrifft einen unstetig arbeitenden elektrischen Regler
für Verfahrensregelstrecken mit großer Trägheit, bei welchem mehrere Stellantriebe
in Abhängigkeit von einer Regelgröße gesteuert werden und jeder Stellantrieb eine
Rückführgröße steuert. Durch die Erfindung sollen die geschilderten Nachteile der
bekannten Vorrichtung vermieden werden und insbesondere auch ermöglicht werden,
mittels mehrerer Stellgrößen, deren Einfluß auf die Regelgröße nicht notwendigerweise
konträr zu sein braucht, in abgestufter Weise auf die Regelgröße einzuwirken. So
kann beispielsweise bei einer Raumtemperaturregelung für höhere Ansprüche in mehrfacher
Weise auf die Regelgröße eingewirkt werden: durch Erwärmen der Luft mittels einer
Heizvorrichtung, durch eine Zwangsumwälzung der Luft (Umluftsteuerung), durch Frischluftzufuhr
sowie schließlich durch Kühlen der Luft. Zur Erzielung eines wirtschaftlichen Betriebs
kann es dabei erwünscht sein, bestimmte Stelfgrößen, deren Betrieb mit verhältnismäßig
hohen Kosten verbunden ist, beispielsweise ein Kühlaggregat, nur dann zu betätigen,
wenn die Regelabweichung nicht durch eine anderweitige, an sich in gleichem Sinne
auf die Regelgröße einwirkende Einflußgröße (beispielsweise die Frischluftzufuhr
oder die bloße Umluftsteuerung), deren Einsatz weniger aufwendig ist, beseitigt
werden kann.
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Zu diesem Zweck ist bei einem Regler der genannten Axt gemäß der Erfindung
vorgesehen, daß die Stellantriebe mittels eines einzigen elektronischen Verstärkers
so gesteuert werden, daß sie iii Ab-
hängigkeit vom jeweiligen Betrag des
Regelsignals nacheinander in vorgegebener Reihenfolge zur Betätigung gebracht werden,
und daß die von den Stellantrieben gesteuerten Rückführgrößen auf den gemeinsamen
Verstärker einwirken.
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Besonders eignet sich die Erfindung zur Anwendung bei einem Regler
für Zwecke der Raumtemperaturregelung in Ausbildung als Mehrfachregler mit einer
Heizsteuerung, einer Umluft-Frischluft-Steuerung und einer Kühlaggregat-Steuerung
als Stellgliedern; hierbei kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
vorgesehen sein, daß die Stellantriebe für die Heizsteuerung für die Umluft-Frischluft-Steuerung
und für die Kühlaggregat-Steuerung mit ihren abgestuften Ansprechbereichen wirkungsmäßig
hintereinandergeschaltet sind. Die
einzelnen Stellantriebe sind
zweckmäßig mit Endkontaktanordnungen versehen, deren eine jeweils gegen Ende des
betreffenden Stellbereichs den jeweils nächstfolgenden Stellantrieb in Tätigkeit
setzt und deren andere den jeweils in Tätigkeit befindlichen Antrieb am Ende seines
Stellbereichs stillegt.
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Indem gemäß der Erfindung mehrere wirkungsmäßig hintereinandergeschaltete,
mit ihren Ansprechbereichen abgestufte Stelfantriebe nacheinander in vorgegebener
Reihenfolge, jedoch in Abhängigkeit vom jeweiligen Betrag des Regelsignals zur Betätigung
gebracht werden, wird die erstrebte mehrstufige Regelung in einer Weise, die optimale
Wirtschaftlichkeit der Regelanlage irn Betrieb gestattet, erreicht, Die aufeinanderfolgende
Betätigung der Stellantriebe erfolgt dabei nicht etwa in Form eines vorgegebenen
Zeitprogramms, wie es bei Programm-Zeit-Steuerungen mittels Kontaktwerken an sich
bekannt ist, sondern - wie erwähnt - in Abhängigkeit von dem jeweiligen
Betrag des Regelsignals.
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Die Verwendung eines einzigen Regelverstärkers zur aufeinanderfolgenden
Betätigung mehrerer Stellantriebe W an sich bekannt; bei der bekannten Vorrichtung
wird der einzige Regelverstärker zur Vielfachausnutzung aufeinanderfolgend zwischen
einander jeweils zugeordnete Paare von Meßstellen und Stellgliedern zur Komplettierung
des jeweiligen Regelkreises geschaltet, wobei die. einzelnen Regelkreise jedoch
unter sich unabhängig sind und die Einschaltung des Regelverstärkers in die einzelnen
unabhängigen Regelkreise ebenfalls nach einem vorgegebenen, sich zyklisch wiederholenden
Programm erfolgt.
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Wie bereits erwähnt, kann es erwünscht sein, bei einer Regelvorrichtung
der hier in Frage stehenden Art. bei welcher die Regelgröße mittels mehrerer verschiedener
Stellgrößen beeinflußbar ist, die Betätigung einer oder mehrerer bestimmter Stellgrößen
in Abhängigkeit von der Regelabweichung nach Möglichkeit hinauszuzögern und erst
zuzulassen, wenn die Regelabweichung auf andere Weise nicht abzubauen ist. So kann
beispielsweise in dem erwähnten Fall der Raumtemperaturregelung die Einschaltung
des Kühlaggregats (Kühlkompressor) mit hohen Kosten verbunden sein, so daß man bestrebt
ist, die Einschaltung des betreffenden Stellgliedes in Abhängigkeit von der jeweiligen
Regelabweichung möglichst hinauszuschieben. Die vorzeitige Einschaltung von mit
hohen Kosten arbeitenden SteRgliedern, d. h. die Betätigung schon bei mäßigen,
verhältnismäßig häufig auftretenden Beträgen der Regelabweichung kann dazu führen,
daß Regeleinrichtangen unwirtschaftlich arbeiten. Die Vorteile, welche die Einschränkung
der Betätigung derartiger aufwendiger Einflußgrößen auf verhältnismäßig seltene
Fälle besonders großer Regelabweichung im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit
der Anlage mit sich bringt können so bedeutsam sein, daß man hierfür sogar einen
gewissen Anstieg der Regelgröße (d. h. beispielsweise der Temperatur) in
Kauf nimmt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist daher vorgesehen,
daß zwischen den Ansprechbereichen zweier aufeinanderfolgender Stellglieder ein
Totzonenbereich vorgesehen ist. Dieser Totzonenbereich ist vor dem Beginn des Ansprechbereichs
desjenigen Stellglieds vorgesehen, dessen Einschaltung nach Möglichkeit hinausgezögert
werden soll. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann dabei zur
Erzielung des Totzonenbereichs ein Stellungsgeber vorgesehen sein, dessen Ansprechbereich
zwischen den Ansprechbereichen zweier aufeinanderfolgender, die Regelgröße beeinflussender
Stellantriebe liegt und der über eine Proportionalrückführung eine Sollwertverschiebung
bewirkt. Zu diesem Zweck kann entweder vorgesehen sein, daß der Stellungsgeber für
den Totzonenbereich einen gesonderten Antriebsmotor in der Kette der aufeinanderfolgenden
Stelfantriebe aufweist; alternativ' kann vorgesehen sein, daß einer der Stellmotoren
über einen Teil seines Ansprechbereichs als Stellungsgeber-für den--Totzonenbereich
wirkt.
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In Verbindung hiermit kann bei der obenerwähnten Ausführungsforin
der Erfindung als Raumtemperaturregler mit einer Heizsteuerung, einer Umluft-Frischluft-Steuerung
und einer Kühlaggregat-Steuerung als Stellglieder die Anordnung zweckmäßig so getroffen
sein, daß zwischen den Ansprechbereichen der Umluft-Frischluft-Steueiung und der
Kühlaggregat-Steuerung der Totzonenbereich mit Sollwertverschiebung zwischengelagert
ist.
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Die Erfindung eignet sich insbesondere auch zur Anwendung bei Reglem
mit PI-Verhalten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in diesem
Zusammenhang vorgesehen, daß die von den die Regelgröße beeinflussenden Stellantrieben
gesteuerten Rückführgrößen zur Erzielung des I-Verhaltens -über eine differenzierende
Rückführung, die von dem Stellungsgeber für den Totzonenbereich gesteuerte Rückführgröße
über eine Proportionalrückführung dem Regelverstärker zugeführt werden.
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Zur Bildung der Rückführgrößen können mit Gleichspannung beaufschlagte
Potentiometer vorgesehen sein, deren Abgriffe von den Stellantrieben bzw. dem Totzonen-Stellungsgeber
gesteuert sind.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels- an Hand der Zeichnung; in dieser
zeigen F i g. 1 und 2 aufeinanderfolgend aneinander anschließende Teile des
Schaltschemas einer Regelvorrichtung gemäß der Erfindung, F i g. 3 das Schaltschema
eines gemeinsamen Stellantriebes für die Lüftung und den Totzonenbereich, F i
g. 4 das Schaltschema eines Koppelungsmotors, F i g. 5 eine schematische
Darstellung eines der Motoren von Fig. 2 mit den von ihm betätigten Kontakteinrichtungen.
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F i g. 1 zeigt das Schaltschema einer Regelvorrichtung mit
Meßglied. Das Meßglied hat die Form einer Brücke, welche von einer Wicklung
1 eines Netztransformators mit Wechselstrom gespeist wird. Die beiden Arme
der Brücke werden gebildet durch einen Widerstand 3 und ein den Istwert der
Regelgröße abbildendes Widerstandsthermometer 4, dargestellt als veränderlicher
Widerstand,- der Sollwert der Regelgröße wird mittels eines Potentiometers
5 eingestellt. Das Ausgangssignal der Brücke wird an dem Abgriff eines weiteren
Potentiometers 6 abgenommen; selbstverständlich kann der Sollwert der Regelgröße
auch mittels dieses Potentiometerabgriffes eingestellt werden. Der Ausgang des Potentiometers
6 ist mit dem Eingangstransformator 7 verbunden.
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Eine Doppeltriode 8 wird als Phasendiskriminator verwendet.
Die Diskriminatorröhre wird gespeist über Anodenwickfungen 9 und
10 des Netztransformators,
welche 180' außer Phase
liegen. Der Strom von der Wicklung 9 fließt durch einen festen Widerstand
11
und dann über den Abgriff eines voreingestellten Potentiometers 12 zu dem
Kathodenwiderstand 13
der Röhre 8. In ähnlicher Weise fließt der Strom
von der Wicklung 10 durch einen festen Widerstand 14 und das Potentiometer
12 zu dem Widerstand 13.
Die Ausgangsspannung der Diskriminat hre
8 erscheint an dem Potentiometer 15, das zur Proportionalbereichseinstellung
dient.
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Nachdem der gewünschte Proportionalbereich (Verstärkung) durch den
Abgriff des Potentiometers 15 eingestellt wurde, wird die der Regelabweichung
entsprechende Fehlerspannung an das Gitter einer Pentode 16 gelegt. Die linke
Hälfte einer Doppeltriode 17 richtet den von einer Wicklung 18 des
Netztransformators gelieferten Strom gleich und gibt diesen gleichgerichteten Strom
an die Anode der Pentode 16 über den Anodenwiderstand 19, wobei der
Anodenstromkreis durch einen Kathodenwiderstand 20 vervollständigt wird. Die Schirmgitterspannung
für die Pentode 16 wird der Widerstandskette entnommen, die aus einem Widerstand
21, einem voreingestellten Potentiometer 22 und einem an die Kathode der Röhre
16 angeschlossenen Widerstand 23
besteht. Die Gitterspannung der Pentode
16 hängt ab vom Spannungsabfall am Widerstand 20, von der am Potentiometer
15 abgegriffenen Fehlerspannung und einer Rückführspannung, welche an einem
Widerstand 24 erscheint. Zwischen Gitter und Kathode der Pentode 16 ist ein
Kondensator 25 geschaltet, um die Gitterspannung zu glätten.
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Das rechte System der Röhre 7 wird als Endröhre verwendet,
und deren Anode erhält Wechselstrom von der Wicklung 26 des Netztransformators,
wobei die Anode durch die beiden in Reihe geschalteten Relaisspulen RC und RH belastet
ist. Das rechte System der Röhre 17 ist durch einen Kathodenwiderstand27
gegengekoppelt. Die an das Gitter dieses Röhrensystems gelegte Spannung wird am
voreingestellten Potentiometer 22 abgegriffen, das im Anodenkreis der Röhre
16 angeordnet ist.
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Das Relais RC hat einen Umschaltkontakt 28, das Relais RH einen Einschaltkontakt
29, wobei die Schaltung derart ausgebildet ist, daß es unmöglich ist, die
KlemmenB und C gleichzeitig mit der zur Betätigung der Stellglieder benötigten
Betriebsspannung zu verbinden, die über eine KlemmeA sowie über die Kontakte
28 und 29 von einer weiteren Wicklung 30 des Netztransformators
zugeführt wird. Die Anordnung ist so getroffen, daß das Relais RC bei etwa 4 mA
anzieht und bei 2,5 mA abfällt und daß das Relais RH bei 8 mA anzieht
und bei 5 mA abfällt. Wenn also im Anodenkreis der Erdröhre ein Strom von
4 bis 8 mA fließt, befinden sich die beiden Relaiskontakte 28 und
29 in einer solchen Schaltstellung, daß an keiner der beiden Klemmen B und
C
eine Spannung liegt. Andererseits, wenn der Anodenstrom 8 mA erreicht,
dann tritt das Relais RH in Tätigkeit, und die Klemme C erhält Spannung,
wodurch angezeigt wird, daß für den zu klimatisierenden Raum mehr Wärine erforderlich
ist. Wenn aber der Strom auf 2,5 mA absinkt, dann fällt das Relais RC ab,
und die Klemme B erhält nun Spannung.
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Zur Gewinnung einer Rückführspannung speist eine weitere Wicklung
31 des Netztransformators einen Brückengleichrichter 32, der einer
Klemme D
eine Gleichspannung zuführt. Die Rückführung erfolgt über die Klemmen
E, F und G, durch welche mittels der veränderlichen
Potentiometer 33 und der zusätzlichen Widerstände 34 eine Rückführspannung
an einen Kondensator 35 gelegt wird, welcher an das obere Ende, des Widerstandes
24 angeschlossen ist. Außerdem ist, um die Möglichkeit einer wahlweisen Änderung
der Rückführung zu erhalten, eine Klemme J vorgesehen, zu welcher ein Potentiometer
36 gehört, das zwischen die Klemme J und die KlemmeH geschaltet ist,
wobei letztere geerdet ist. Der Abgriff dieses Potentiometers 36 ist an das
untere Ende des Widerstandes 11 angeschlossen, so daß eine Rückführspannung
von der Klemme J direkt dem Proportionalbereichseinsteller 15 zugeführt
und somit nicht integriert wird. Der beabsichtigte Zweck wird sich aus dem Nachstehenden
ergeben.
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Die Stellvorrichtung ist in F i g. 2 dargestellt; sie ist mit
den Klemmen A bis J versehen zum Anschluß an die in gleicher Weise
bezeichneten Klemmen der in F i g. 1 dargestellten Regelvorrichtung. In dem
vorliegenden Falle ist die Stellvorrichtung so konstruiert, daß sie auf eine vollständige
Heiz- und Kühlanlage arbeitet, bei welcher der Heizeffekt, der Anteil der Umluft
und der Kühleffekt zu steuern sind. Außerdem gibt es dabei noch eine betriebslose
Zone, welche alsetote Zone« bezeichnet wird und zwischen der zwangläufigen Lüftung
und der Kühlung liegt, um gewisse Betriebsersparnisse zu erzielen.
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Die an der Leitung A erscheinende Spannung dient zum Betrieb
der StellmotorenM1 bis M4 und wird an die eine Seite der Wicklungen jedes dieser
Motoren gelegt. Jeder Motor hat ein Paar von Betriebswicklungen für den Vorwärts-
und den Rückwärtslauf, und jede dieser Wicklungen wird durch einen Grenzschalter
gesteuert, der von dem Motor selbst betätigt wird, um ein überlaufen zu verhindern.
Außerdem ist in manchen Fällen noch ein weiterer Grenzschalter vorgesehen, welcher,
wenn der eine Motor seine Endlage erreicht hat, den Übergang der Steuerung auf den
nächsten Motor in der Reihe veranlaßt. Diese Anordnung soll nun in den Einzelheiten
beschrieben werden.
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Die Klemme B ist über einen Motorgrenzschalter MLS 1 b
an die Wicklung M 1 b eines Motors M 1 angeschlossen, welcher
bei dieser Anordnung das erste Stellglied, nän-Aich das Heizventil, steuert, wobei
die Wicklung Mlb dazu dient, das Heizventil zu schließen. Ebenso ist die Klemme
B an einen anderen Grenzschalter LS1b angeschlossen. Diese beiden Grenzschalter
MLS 1 b und LS 1 b werden durch Nocken od. dgl. auf
der Welle des Motors Ml betätigt, wobei die Anordnung so getroffen wurde, daß, wenn
sich der Motor Ml unter dem Einfluß der Wicklung Mlb seiner Endlage nähert, der
Grenzschalter LS1b geschlossen wird, um den nächsten Motor anzuschließen, worauf
der Motorgrenzschafter MLS 1 b geöffnet wird, um dem Motor M
1 die Steuerung zu entziehen.
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Die andere Seite des Grenzschalters LS 1 b ist über
eine Klemme K und einen Motorgrenzschalter MLS 2 b an die Wicklung
M 2 b eines Motors M 2 angeschlossen, welcher in diesem Falle das
öffnen eines Frischluftventils und gleichzeitig das Schließen eines Umluftventils
steuert. Ebenso ist der Grenzschalter LS 1 b an einen zu dem Motor
M2 gehörigen Grenzschalter LS 2 b angeschlossen, welcher seinerseits
über eine Klemme L an einen zu der Wicklung M 3 b eines Motors M
3 gehörigen Grenzschalter MLS 3 b angeschlossen
ist.
Der Motor M3 steuert die sogenannte »tote Zone« und betätigt kein Stellglied zur
Beeinflussung der Regelgröße. Ebenso ist der Grenzschalter LS2b an einen GrenzschalterLS3b
angeschlossen, welcher seinerseits an einen zu der Wicklung M4b eines Motors M4
gehörigen Grenzschalter MLS4b angeschlossen ist; dieser MotorM4 steuert die Kühlungsstufe,
wobei die WicklungM4b dazu dient, das Kühlventil zu öffnen.
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Die Klemme C ist über einen Grenzschalter MLS4 c an
die Wicklung M4 c des Motors M4 sowie über einen Grenzschalter LS 4 c an
einen GrenzschalterMLS3c und damit an die WickfungM3c des MotorsM3 angeschlossen.
Es bestehtaucheineVerbindung von einer Stelle zwischen den GrenzschalteraLS4c und
MLS3c über einen Grenzschalter LS3c, eine KlemmeN, einen GrenzschalterFA sowie einen
Grenzschalter MLS2c zu der Wicklung M2c des Motors M2. Der Zweck des GrenzschaltersFA
ist der, daß während des Heizzyklus die Schließbewegung des Frischluftventils durch
die WicklungM2c des Motors M2 begrenzt wird, so daß eine gewisse Mindestinenge frischer
Luft zugeführt wird. Der SchalterFA ist mit dem Schalter LS 2 c mechanisch
gekuppelt; die radiale Stellung des Betriebsnockens ist verstellbar, um eine gewisse
Mindestmenge von Frischluft einzustellen. Ebenso besteht eine Verbindung von einer
Stelle zwischen den GrenzschaltemLS3c und FA über einen weiteren GrenzschafterLS2c,
eine Klemme-M und einen Grenzschalter MLS1c zu der Wicklung Mlc des Motors Ml. Die
Funktionen der Grenzschalter MLS sind alle die gleichen, und ebenso sind auch die
Funktionen der Grenzschalter LS untereinander gleich.
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Wie aus der F i g. 1 hervorgeht, liegt an der Klemme D eine
Gleichspannung (zweckmäßigerweise -20Volt), die - wie aus der Fig. 2 ersichtlich
ist - den oberen Enden der vier Rückführpotentio--meter 40, 41, 42 und 43
zugeführt wird. Der Abgriff des Potentiometers 40 wird durch den Motor M
1 in einer solchen Weise angetrieben, daß die Erregung der WicklungM1b die
Bewegung des Schiebers nach dem unteren bzw. geerdeten Ende des Potentiometers 40
verursacht. Dieser Abgriff ist an die Klemme E angeschlossen. In ähnlicher
Weise sind die Abgriffe der den Motoren M2 und M 4 zugeordrieten Potentiometer 41
bzw. 43 an die Klemmen F bzw. G angeschlossen, wobei sie sich auf die geerdeten
Enden der Potentiometer zu bewegen, wenn die Wicklungen M2b bzw. M4b erregt werden.
Der Motor M3 ist mit dem Abgriff des Potentiometers 42 gekoppelt, und dieser Abgriff
ist seinerseits an die Klemme J angeschlossen, so daß die Rückführspannung
in der toten Zone an das Proportionalelement und nicht an das Integralelement gelegt
wird.
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Um nun die Betriebsweise dieser Stellvorrichtung verständlich zu machen,
soll die Lage betrachtet werden, wo die Temperatur den gewünschten Wert so weit
übersteigt, daß eine Kühlung notwendig ist. Unter diesen Umständen werden sowohl
das Relais RC als auch das Relais RH ausgelöst, wobei an der Klemme B eine Spannung
auftritt. Ebenso wurde die Anordnung so getroffen, daß die der Heizung, der Lüftung
und der toten Zone zugeordneten Motoren MI bzw. M2 bzw. M3 bis in ihre Grenzlage
gelangt und daher die Grenzschalter MLS1b, MLS 2 b und MLS
3 b geöffnet sind. Die Grenzschalte,rLS1b, LS2b, LS3b und MLS4b
sind dann ge, schlossen, so daß ein Strom zu der Motorwicklung M4b fließt. Dadurch
wird das Kühlventil geöffnet, so daß dieTemperaturnachangemessenerZeitabsinkt.
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Die Rückführpotentiometer 40, 41 und 43 sind parallel zueinander angeordnet
und erzeugen je nachder Stellung der Abgriffe an diesen Potentiometem eine
Rückführspannung für das -Differenzier-RC-Glied aus dem Widerstand 24 und dem Kondensator
35. Die Potentiometer 40, 41 und 43 haben gleiche Widerstä nde, und die Widerstände
33 und 34 sind so gewählt und geschaltet, daß jedes der Potentionieter ohne
gegenseitige Störung ein Drittel der maximal möglichen Rückführspannung beiträgt;
auf diese Weise, wird es möglich, eine Regelvorrichtung für mehrere Stellantriebe
zu verwenden, wodurch der Materialbedarf und die Kosten für ein derartiges Regelsystem
mit mehreren Stellgrößen mit aufeinander abgestimmten Ansprechbereichen erheblich
herabgesetzt werden.
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Am Ende derbeschriebenenBetätigungsfolgelegen die Rückführpotentiometer
40, 41 und 43 die Mindestrückführspannung an den Kondensator 35, da sich
die Potentiometerabgriffe dann alle an dem geerdeten Ende der Potentiometer befinden.
Sinkt die Temperatur in dem zu klimatisierenden Raum ab, beispielsweise nach Sonnenuntergang
oder weil Regen eingesetzt hat, so tritt das Relais RH in Tätigkeit, und die Klemme
C wird spannungsführend. Da der GrenzschalterMLS4c geschlossen -und der Grenzschalter
LS 4 c geöffnet ist, wird hierdurch der Rücklauf des Kühlmotors veranlaßt
und nach einiger Zeit, falls erforderlich, auch der Grenzschalter LS 4 c
zum Schließen gebracht; hierdurch geht die Regelung auf den Motor M3 über, bei völlig
abgestellter Kühlung, so daß nun eine tote Zone geschaffen ist. Der Vorgang in dieser
toten Zone ist wie folgt: Die Temperatur darf von dem Wert, bei welchem die Kühlanlage
abgeschaltet wird, um etwa 2,61 C fallen, bevor die Umluftschieber in Tätigkeit
gesetzt werden. Die von dem Totzonenpotentiometer 42 kommende Spannung verschiebt
den Nullpunkt der Fehlersignalspannung, ohne jedoch das Differenzierglied der Rückführung
zu beeinflussen, da sonst das Fehlersignal völlig verschwinden würde. Wenn der Totzonenmotor
seinen vollen Stellbereich durchlaufen hat, schließt er den Grenzschalter LS3c und
öffnet den Grenzschalter MLS 3 c. so daß bei geschlossenen Grenzschaltern
FA und MLS2c der Motor M2 unter Strom gesetzt wird, um den Anteil an Umluft zu erhöhen
und den Anteil an Frischluft herabzusetzen. Wenn nun die Temperatur weiterhin abfällt,
wird nach angemessener Zeit der Heizungsmotor in Tätigkeit gesetzt.
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Bei einem Anstieg der Temperatur bleibt der Motor M2 in Tätigkeit,
bis die Luftzirkulation ihre maximale Kühlwirkung erreicht. Bekanntlich ist der
Betrieb einer Kühlanlage, wozu oft auch der Betrieb von Kompressoren gehört, weit
kostspieliger als der Betrieb einer Heizungs- und Lüftungsanlage.
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Aus diesem Grunde ist bei einer solchen Anlaue eine tote Zone vorteilhaft,
da man damit erreicht, daß die Temperatur um den erwähnten Betrag von
2,61 C oder einen anderen bestimmten Wert ansteigen kann, bevor die Kühlanlage
in Tätigkeit gesetzt wird. Die Verwendung eines besonderen Motors M3 für den Betrieb
des Totzonenpotentiometers 42 ist lediglich aus Zweckmäßigkeitsgründen vorgesehen,
denn sie ermöglicht die Verwendung normaler Ausrüstungsteile;
selbstverständlich
bestehen jedoch prinzipiell keine Schwierigkeiten, das Totzonenpotentiometer42 von
dem MotorM2 aus zu betätigen, und zwar entweder nach Erreichen der größten Kühlwirkung
oder gleichzeitig mit dem Betrieb der Luftschieber; eine derartige Anordnung wird
nachstehend beschrieben.
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F i g. 5 zeigt in halbschematischer Form den Motor M2 von F
i g* 2 zusammen mit den von ihm betätigten Kontakteinrichtungen. Wie man sieht,
ist die Welle 70 dieses Motors an beiden Enden verlängerL An seinem Ende
ist ein Betätigungshebel 71 vorgesehen, der über ein geeignetes Gestänge
die Lüftung steuert. Das andere Ende der Welle 70 trägt die fünf Nockenscheiben
72a, 72b, 72c, 72d und 72e. Der Deutlichkeit halber zeigt die Zeichnung
diese Nocken 72 auf der Welle 70 in weitem Abstand voneinander, während
sie natürlich in der Praxis so eng als möglich aneinandergerückt werden würden.
Der Nocken 72a betätigt den Grenzschalter LS2b, der Nocken 72b den zugehörigen
Grenzschalter MLS2b. Die Anordnung ist nun so getroffen, daß bei einer Drehung des
Nockens 72b aus der dargestellten Zwischenlage entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn
der SchalterLS2b geschlossen wird, um die Regelung auf den MotorM3 zu übertragen,
worauf kurz hernach der Grenzschalter MLS2b durch den Nocken 72a geöffnet wird,
um den MotorM2 abzuschalten. Die Grenzschalter MLS2b und LS2b werden in ähnlicher
Weise betätigt. Der durch den Nocken 72 d
betätigte Schalter FA setzt die
Grenze für die Frischluft fest, wobei die Nocken 72 d und 72 e vorzugsweise
miteinander verriegelt sind.
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Das Potentiometer 41 ist in Fig. 5 in schematischer Form dargestellt
als auf dem äußersten Ende der Welle 70 angebracht.
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In der Darstellung von F i g. 5 ist aus Gründen der übersichtlichkeit
für die Motorwelle ein Drehbereich von etwa 3400 gezeigt; in der Praxis wird sich
der Gesamtdrehbereich vielleicht nur auf 901 belaufen.
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In F i g. 3 ist eine abgewandelte Ausführungsform veranschaulicht,
bei welcher an Stelle der beiden Motoren M 2 und M 3 aus F i
g. 2 nur ein einziger Motor M23 vorgesehen ist.
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In F i g. 3 ist ein Motor M 23 mit zwei Wicklungen gezeigt,
die wahlweise zur Erregung einschaltbar sind, um die Drehung des Motors in entgegengesetzten
Richtungen zu bewirken. Dieser Motor M23 übernimmt die Funktionen der beiden getrennten
Motoren M 2 und M 3 aus F i g. 2, die in der Anordnung nach F i
g. 2 der Lüftung bzw. der toten Zone zugeordnet sind. Der Motor M23 ist an
den Punkten K und M in F i g. 2 sowie an den entsprechenden Punkten zwischen
den Motoren M3 und M4 in F i g. 2 angeschlossen zu denken; ferner ist der
Motor M 23 an dem Punkt A an den Reglerausgang angeschlossen.
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Es sei angenommen, daß der Motor M23 die Schieber der Luftumlaufsteuerung
antreibt, und zwar derart, daß während der ersten 901 der Drehung des Motors
die Schieber aus der Stellung »Voll Umluft« in die Stellung »Voll Frischluft« übergehen
und daß während der zweiten 901 der Drehung diese Schieber in der voll geöffneten
Stellung für Frischluft bleiben. Die GrenzschalterMLS23a und MLS23b verhindern eine
Drehung des Motors um mehr als 1801. Aus vorstehendem geht hervor, daß die
ersten 901' der Drehung des Motors der Lüftungsstufe, die zweiten
901 der toten Zone entsprechen. So wird während der ersten 90' der
Drehung der Motor M 23
ein Abgriff über das Potentiometer 41 und entsprechend
bei den zweiten 901' ein Abgriff über das Potentiometer 42 verschoben; jedoch
dreht sich während der zweiten 901 der Abgriff des Potentiometers 41 noch
weiter, bewegt sich dabei aber auf einem Leiterstreifen 41'. Eine ähnliche Anordnung
ist für die ersten 901 des Betriebes für den Abgriff des Potentiometers 42
in Gestalt eines Leiterstreifens 42' getroffen. Man erkennt, daß der Betrieb mit
der in F i g. 3 beschriebenen Anordnung im wesentlichen ebenso verläuft,
wie zuvor an Hand von F i g. 2 beschrieben wurde, mit dem Unterschied, daß
ein einzelner Motor M23 nunmehr die Funktionen der beiden Motoren M2 und M3 erfüllt.
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Es kann jedoch vorkommen, daß es nicht möglich ist, die Umluftschieber
und die Frischluftschieber mechanisch miteinander zu kuppeln. Daher ist dafür Vorsorge
getroffen, daß man die Frischluftschieber gesondert betätigen kann. Zu diesem Zweck
wirkt der Motor M23 auf einen weiteren Drehabgriff ein, der ein Potentiometer
60 überstreicht, das die ersten 90' des Betätigungsbereichs des Motors
übernimmt, während ein Leiterstreifen 60' für die zweiten 90'
vorgesehen
ist. Die beiden Enden des Potentiometers 60 mit Leiterstreifen
60' sowie der zugehörige Potentiometerabgriff sind mit den AusgangsklemmenP,
Q
bzw. R verbunden.
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In der F i g. 4 ist das Potentiometer 60 mit den Klemmen
P, Q und R aus F i g. 3 reproduziert. Die Klemme
Q ist mit einer Wicklung R 3 a eines empfindlichen AusgleichreIais
R3 und die zweite Spule R 3 b dieses Relais über einen voreingestellten
Trennwiderstand 61 mit der Klemme P verbunden. Die Klemme R ist über Ihermoschalter
50 und 64 mit einem netzgespeisten Transformator T verbunden, der entweder
der in F i g. 1 dargestellte Transformator oder ein unabhängiger Transformator
sein kann. Die anderen Enden der Relaiswicklungen R 3 a und
R 3 b sind an ein Potentiometer 62 angeschlossen, dessen Abgriff
durch einen Motor M 2' betätigt wird, welcher zur Betätigung der Frischluftschieber
dient und von ähnlicher Bauart ist wie beispielsweise der Motor M 23 (F i
g. 3). Der Motor M 2' wird aus dem Transformator T über ein Kontaktpaar und
einen dem Ausgleichsrelais R 3 zugeordneten Umschaltkontakt 63 gespeist.
Die Anordnung ist so getroffen, daß das Ausgleichsrelais erregt wird, wenn der
Ab-
griff des Potentiometers 62 nicht in der gleichen Stellung ist
wie der des Potentiometers 60. Unter dieden Umständen wird auch der Motor
M 2' über den Kontakt 63 erregt, derart, daß der Abgriff des Potentiometers
62 verstellt und so der Gleichgewichtszustand wiederhergestellt wird. Der
MotorM2' ist somit als Tochtermotor von dem MotorM23 gesteuert und gewährleistet
damit, daß die ihm zugeordneten Frischluftschieber der Bewegung der dem MotorM
23 zugeordneten Umluftschieber nachfolgen.
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Die Umluftschieber können mechanisch mit den dem Motor M2' zugeordneten
Frischluftschiebern gekuppelt werden; in diesem Falle betätigt dann der Motor M23
nur noch die Potentiometer. Wahlweise können die Umluftschieber auch durch einen
besonderen, als Tochtermotor an den Motor M 23 gekoppelten Motor verstellt
werden.
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Das voreingestellte Potentiometer 61 wirkt normalerweise so,
daß es die Stellung für die Mindestmenge
an Frischluft begrenzt,
so daß durch den Einlaß für Frischluft stets eine gewisse Menge an Frischluft eintritt,
denn zwischen dem Kontakt an dem Potentiometer 60 und der Relaisspule R
3 b besteht stets ein gewisser Widerstand. Das von Hand verstellbare
Potentiometer 61 dient zur Einstellung der Nullage der Brücke.
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Der in der Schaltung nach F i g. 4 enthaltene Thermoschalter
50 bewirkt, daß die Frischluftschieber unabhängig von der Wirkung des Reglers
automatisch in die Minimallage gebracht werden, wenn die Temperatur der eintretenden
Frischluft höher ist als die Temperatur des zu klimatisierenden Raums. Aus F i
g. 4 ist ersichtlich, daß bei Betätigung des Thermoschalters 50 dessen
Unischaltkontakt dieVerbindung zwischen dem Transformator T und der Klemme R unterbricht
und eine Verbindung zwischen dem Transformator T und der Klemme P herstellt, was
eine Kurzschließung des Potentiometers 60 bewirkt, so als ob dessen Abgriff
sich in der Minimalstellung befände. Auf diese Weise wird die Relaiswicklung R
3 b erregt, um den Motor M 2' in die Minimalstellung für Frischluft
laufen zu lassen. Es kann jedoch vorkommen, daß die Temperatur in dem Frischluftkanal
so weit absinkt, daß die Gefahr des Einfrierens besteht, oder es kann alternativ
gewünscht werden, den Frischluftkanal bei Nacht oder wenn die Anlage sonst außer
Betrieb ist, völlig zu schließen. Zu diesem Zweck ist ein zweiter Thermoschalter
64 vorgesehen, und zwar normalerweise in Reihe mit dem Thermostaten 50. Bei Absinken
der Temperatur auf ein Minimum tritt nun der Thermostat 64 in Tätigkeit, der sowohl
das Potentiometer 60
als auch das Potentiometer 61 kurzschließt und
damit die Relaisspule R 3 b erregt, so daß der Motor M2' in Gang gesetzt
wird, um die Frischluftschieber in die vollständig geschlossene Stellung zu bringen.
Der Thermostat 50 spricht an, wenn die Temperatur ein bestimmtes Maximum
überschreitet, während der Thermostat 64 anspricht, wenn die Temperatur unter ein
bestimmtes Minimum fällt. Natürlich kann der Thermostat 64 auch durch einen Handschalter
ersetzt werden, oder er kann mit einem derartigen Handschafter in Reihe geschaltet
werden, um das völlige Schließen des Einlasses für Frischluft von Hand zu steuern.
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Die Schaltungen gemäß F i g. 3 und 4 stellen somit eine Vereinfachung
bestimmter Teile der vorher beschriebenen Anlage dar und er,-eben gleichzeitig eine
elektrische Regelung des toten Ganges mittels eines Koppefungsmotors sowie für eine
überholregelung mittels der Thermostaten 50 und 64.
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Es ist ersichtlich, daß die Regelvorrichtung bei Ansprechen auf Signale
beispielsweise einer Meßbrücke ein Ausgangssignal an eine Stellvorrichtung gibt,
das die Aufgabe hat, in bestimmter Aufeinanderfolge verschiedene auf das zu regelnde
Medium einwirkende Stellglieder so zu steuern, daß diese Stellglieder nacheinander
aufeinanderfolgend in Betrieb gesetzt werden, und zwar mit oder ohne zeitliche Zwischenräume
zwischen den aufeinanderfolgenden Vorgängen.