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Die Erfindung betrifft einen Zweipunktregler mit einem Thyratron als
Stellglied, insbesondere zur Temperaturregelung, beispielsweise bei Vorrichtungen
zum Warmziehen von Polyamidgarn.
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Es ist bereits ein Zweipunktregler mit einem Thyratron als Stellglied
bekannt, bei welchem eine Wechselstrombrückenschaltung verwendet wird, die bei einem
gegebenen Zustand der Regelgröße ein Regelabweichungssignal mit einer bestimmten
Phasenlage und bei einem entgegengesetzten Zustand ein Regelabweichungssignal mit
entgegengesetzter Phasenlage erzeugt und einen Transistor-Verstärker speist, der
an den Ausgang der Wechselstrombrücke Über einen Transformator angeschlossen ist,
und dessen Ausgangsspannung zur Steuerung des Thyratrons C bl C, dient, dem zwischen
Anode und Kathode Wechselstromsignale zugeführt werden, deren Frequenz mit derjenigen
der Regelabweichungssignale übereinstimmt, und bei dem der Transistor-Verstärker
derart vorgespannt ist, daß er teilweise in einem nichtlinearen Teil seiner Kennlinie
arbeitet.
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Die Zündung des Transistors geschieht bei dem bekannten Zweipunktregler
über einen Impulsformer mit zwei Transistoren. Der bekannte Zweipunktregler arbeitet
daher mit einer Impulsstoßsteuerung. Diese bekannte Ausführung hat insbesondere
den Nachteil, daß für den dort beabsichtigten Zweck der Regelung eines Elektromotors
der Gesamtschaltung eine gewisse Trägheit eigen ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Zweipunktregler der
vorbeschriebenen Art zu schaffen, der im Aufbau einfacher ist und bei dem eine hohe
Ansprechempfindlichkeit erreicht wird.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Transformator
ein Aufwärts-Transformator ist, der über einen Phasenschieberkreis mit dem Eingang
des Transistor-Verstärkers verbunden ist, dessen Ausgang direkt an die Steuerelektrode
des Thyratrons angeschlossen ist.
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Für die beanspruchte Kombination wird ein Elementenschutz nicht beansprucht.
Bei der Erfindung wird gegenüber dem bekannten Zweipunktregler mit einer Phasenausschnittsteuerung
gearbeitet.
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Der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt liegt neben
der Tatsache, daß der neue Zweipunktregler einfacher als der bekannte ausgebildet
ist, darin, daß das Thyratron praktisch über die gesamte positive Halbwelle leitend
ist und während dieser Zeit der Last Energie zuführt, und dies ergibt sich aus der
Verwendung des Phasenschiebers und des Aufwärts-Transformators in Zusammenarbeit
mit dem nichtlinearen Arbeiten des Transistors.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispieles
für die Anwendung beim Warmziehen von Polyamidfäden erläutert.
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Bei dem Warmziehen von Polyamidfäden muß die Temperatur des Garnes
sehr genau gesteuert werden. Bei diesem Ziehverfahren wird das Garn- über einen
Block gezogen, welcher auf einer gewünschten Temim peratur gehalten wird.
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Ein in der Zeichnung dargestellter Therrnistor 12 überwacht die Temperatur
eines Blockes zum Warmziehen von Polyamidfäden. Das vom Thermistor 12 kommende Ausgangssignal
wird verstärkt und zur Steuerung eines Relais 35 für eine Heizvorrichtung
53 verwendet. Mit Hilfe von Relaiskontakten 42 wird die Heizvorrichtung
53 in Abhängigkeit von dem Ansteigen oder Abfallen der Blocktemperatur gegenüber
C
der gewünschten Temperatur aus- und eingeschaltet. Die Heizvorrichtung
53 beheizt den Block und hält seine Temperatur mit einer Genauigkeit eines
halben Grades genau auf der gewünschten Temperatur.
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Der zwischen Klemmen 39 und 41 liegende Thermistor 12 bildet
einen Zweig einer Brückenschaltung 11. Ein zwischen den Klemmen 40 und 41
liegender Widerstand 13 von z. B. 600 Ohm bildet einen zweiten Brückenzweig.
Der dritte und vierte Brückenzweig werden von einem Potentiometer 14 von z. B.
1000 Ohm gebildet, welches zwischen den Klemmen 39 und 40 liegt. Die
Klemmen 39 und 40 bilden zwei sich gegenüberliegende Brückenecken, während
die Klemme 41 und der bewegliche Abgriff des Potentiometers 14 die anderen beiden
sich gegenüberliegenden Brückenecken bilden. Ein Wechselstromsignal mit z. B.
60 Hz, welches über einen Stekker 37 von einer Stromquelle zugeführt
wird, liegt an den Klemmen 39 und 40. Dieses Signal nimmt seinen Weg über
eine Sicherung 38 und einen Widerstand 29 von z. B. 7000 Ohm.
Die Eingangsspannung am Stecker 37 beträgt 115 Volt. Der Widerstand
29 bildet zusammen mit der Brücke 11 einen Spannungsteiler, um an
den Klemmen 39 und 40 eine Spannung von z. B. etwa 6 bis
8 Volt zu erzeugen. Der Widerstand des Therinistors 12 ändert sich mit der
Temperatur. Daher wird zwischen der Klemme 41 und dem beweglichen Abgriff des Potentiometers
14, welche Ausgangsklemmen der Brücke 11 sind, ein temperaturabhängiges Wechselstromsignal
erzeugt. Bei einer vorgegebenen Einstellung des beweglichen Abgriffes des Potentiometers
14 wird zwischen der Klemme 41 und dem beweglichen Abgriff für eine bestimmte Temperatur
ein Null-Signal erzeugt, welches als Steuerpunkt anzusehen ist. Wenn die Temperatur
über diesen Steuerpunkt ansteigt, wird zwischen der Klemme 41 und dem beweglichen
Abgriff ein Aus-C Crangssignal einer bestimmten Phasenlage erzeugt, während, wenn
die Temperatur unterhalb dieses Steuerpunktes liegt, zwischen der Klemme 41 und
dem beweglichen Abgriff ein Signal entgegengesetzter Phasenlage entsteht. Der Steuerpunkt
läßt si& durch Einstellung des beweglichen Abgriffes des Potentiometers 14 in
einfacher Weise nach oben oder nach unten verlagern.
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Das zwischen dem beweglichen Abgriff des Potentiometers 14 und der
Klemme 41 erzeugte Ausgangssignal wird der Primärwicklung 16 eines Aufwärts-Transformators
15 zugeführt, welcher z. B. ein Spannungsübersetzungsverhältnis von 14:
1 hat. Das an der Sekundärwicklung 17 des Aufwärts-Transformators
15 erzeugte Ausgangssignal wird zwischen der Basis und dem Emitter eines
PNP-Transistor-Verstärkers 18 zugeführt. Dieses Ausgangssignal aus der Sekundärwicklung
17 führt über einen Phasenschieberkreis 19, der mit der Basis des
Transistor-Verstärkers 18 in Reihe geschaltet ist. Dieser Phasenschieberkreis
19 besteht aus einem Kondensator 50,
der einem Widerstand
51 von z. B. 39 Kiloohm parallel geschaltet ist. Zwischen dem Kollektor
und dem Emitter des Transistor-Verstärkers 18 wird eine Gleichspannung zugeführt,
die von einem geladenen Kondensator 33 über einen Lastwiderstand
27 von z. B. 5100 Ohm geliefert wird. Dem Kondensator 33
ist
ein Widerstand 32 von z. B. 5100 Ohm parallel Cr geschaltet. Die Ladung
des Kondensators 33 erfolgt über den Stecker 37 aus der Spannungsquelle
über den Widerstand 29- einen Widt-,r-,tnilfi';41 Vnll 7 l#
100
Ohm und einen Gleichrichter 31. Das in der Sekundärwicklung 17 des
Aufwärts-Transformators 15
erzeugte Signal wird in dem Transistor-Verstärker
18 verstärkt, und das verstärkte Ausgangssignal entsteht am. Kollektor des
Transistor-Verstärkers 18.
Das verstärkte Ausgangssignal wird dem Steuergitter
einer Gasentladungsröhre 21 über einen Widerstand 20 von z. B. 100 Kiloohm
zugeführt.
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Zwischen Anode und Kathode der Gasentladungsröhre 21 wird aus einem
Transformator 23 Wechselstrom-Energie zugeführt. Die Speisespannung, die
über den Stecker 37 zugeführt wird, liegt an der Primärwicklung 24 des Transformators
23, welcher hinter der Sicherung 38 angeschlossen ist. Der Transformator
23 ist mit zwei Sekundärwicklungen 25 und 26 versehen, die
an einem Ende miteinander verbunden sind. Die Wicklung 25 ist so bemessen,
daß sie als Ausgang eine Spannung von z. B. 115 Volt liefert, während die
Wicklung 26 so bemessen ist, daß sie eine Spannung von z. B. 6,3 Volt
als Ausgang liefert. Der Verbindungspunkt zwischen den Wicklungen 25 und
26 ist mit der Kathode der Gasentladungsröhre 21 verbunden, während das andere
Ende der Sekundärwicklung 25 mit der Anode der Gasentladungsröhre 21 über
einen Widerstand 34 von z. B. 100 Ohm mit der Wicklung des Relais
35 in Verbindung steht. Daher liegt die Wechselspannung zwischen Anode und
Kathode der Gasentladungsröhre 21. Die Wicklung des Relais 35 hat z. B. einen
Widerstand von 5000 Ohm. Dieser Wicklung ist ein Kondensator 36 von
z. B. 3 ut F parallel geschaltet. Die Sekundärwicklung 26 des Transformators
23
liegt am Kathodenheizfaden der Gasentladungsröhre 21. Ein Kondensator 22
von 220 pF verbindet das Steuergitter der Gasentladungsröhre 21 mit der Kathode
der Gasentladungsröhre.
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Die Klemme 40, der eine Anschluß der Sekundärwicklung 17 des
Aufwärts-Transformators 15, der Emitter des Transistors 18, der eine
Belag des Kondensators 33, der gemeinsame Verbindungspunkt zwischen den Sekundärwicklungen
25 und 26 des Transformators 23, das eine Ende der Primärwicklung
24 des Transformators 23 und der eine Anschluß der Stromversorgung am Stecker
37 sind miteinander verbunden, um für die gesamte Schaltung einen gemeinsamen
Bezugspunkt zu schaffen.
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Wenn das verstärkte Ausgangssignal vom Transistor-Verstärker
18, das dem Steuergitter der Gasentladungsröhre 21 zugeführt wird, mit dem
Wechselspannungssignal zwischen Anode und Kathode der Gasentladungsröhre 21 gleichphasig
ist, kommt es bei jeder positiven Halbwelle des Wechselstromsignals zu einem Zünden
der Gasentladungsröhre 21. Wenn die Gasentladungsröhre 21 zündet, fließt ein Strom
durch die Wicklung des Relais 35, welches erregt wird und seine Relaiskontakte
42 schließt. Der Stromfluß in der Gasentladungsröhre 21 hört bei jeder negativen
Halbwelle auf, da sich die Spannung zwischen Anode und Kathode reversiert. Das Relais
35 bleibt jedoch erregt, da sich der Kondensator 36 auflädt und den
Stromfluß durch die Wicklung des Relais 35 während jeder negativen Halbwelle
des Signals aufrechterhält. Sobald die verstärkte, dem Steuergitter der Gasentladungsröhre
21 zugeführte Spannung auf Null absinkt oder ihre Phasenlage reversiert, hören die
Zündungen der Gasentladungsröhre 21 auf und damit auch der Strom durch die Wicklung
des Relais 35,
welches dann stromlos wird. Wenn die dem Steuergitter der Gasentladungsröhre
21 zugeführte verstärkte Spannung gegenüber dem Signal zwischen Kathode und Anode
gegenphasig ist, zündet die Gasentladungsröhre 21 nicht, da bei positiver Spannung
zwischen Kathode und Anode die dem Gitter zugeführte Spannung einen negativen Wert
enthält und umgekehrt.
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Das dem Gitter der Gasentladungsröhre 21 zugeführte Signal muß exakt
auf das zwischen Anode und Kathode der Gasentladungsröhre zugeführte Signal phasenmäßig
ausgerichtet werden. Wenn die Signale nicht genau aufeinander abgestimmt sind, wird,
wenn das am Gitter der Gasentladungsröhre 21 zugeführte Signal bezüglich des Signals
zwischen Anode und Kathode gegenphasig sein soll, ein Teil des dem Gitter zugeführten
Signals positiv, wenn auch das Signal zwischen Anode und Kathode der Gasentladungsröhre
21 positiv ist, so daß die Gasentladungsröhre auch dann zündet, wenn sie es nicht
tun soll. Die Aufgabe des Phasenschieberkreises 19 liegt darin, eine geringe
Phasenverschiebung zu bewirken, so daß das dem Steuergitter der Gasentladungsröhre
21 zugeführte verstärkte Signal genau phasenmäßig auf das zwischen Anode und Kathode
zugeführte Signal ausgerichtet wird.
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Der vorstehend beschriebene Zweipunktregler ergibt eine wesentlich
größere Ansprechempfindlichkeit im Vergleich mit bekannten Reglern, die eine entsprechende
Anzahl von Bauelementen aufweisen. Der Regler ist in der Lage, eine Änderung von
1 Ohm im Widerstand des Thermistors 12 oder in der Einstellung des Potentiometers
14 zu erfassen und zu steuern.
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Der vorstehend beschriebene Zweipunktregler wurde in Verbindung mit
einer Temperatursteuerung bei einem Verfahren zum Warmziehen von Nylongarn beschrieben.
Der Regler ist auch für andere Steuervorgänge, insbesondere andere Temperatursteuervorgänge
anwendbar, einschließlich solcher Steuervorgänge, bei denen der zu steuernde Teil
nicht beheizt, sondern gekühlt werden muß.