DE1438955C - Verfahren zur Stellungsregelung mittels eines Gleichstrom-Stellmotors - Google Patents

Description

regelung. Gerade bei diesem Anwendungsgebiet sind vielfach sehr große Massen äußerst genau in ihrer Stellung zu regeln.

Das Verfahren nach der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung stellt dar

F i g. 1 ein Schema einer Regeleinrichtung, die nach dem Verfahren der Erfindung arbeitet,

Fig. 2 eine schematisch dargestellte Anlage für Mehrfarbendruck in Draufsicht, als Anwendungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 3 die Anlage nach F i g.. 2 in Seitenansicht,

F i g. 4 einen Sperrkreis, der phasenverschobene Teile des Stellungs-Regelabweichungssignals unterdrückt,

F i g. 5 ein ausführliches Schaltungsschema, welches der F i g. 1 entspricht, und

F i g. 6 eine geänderte Ausführungsform der Regeleinrichtung, die insbesondere im Falle einer Presse für Mehrfarbendruck nach den F i g. 2 und 3 anwendbar ist.

F i g. 1 zeigt eine in ihrer Stellung zu regelnde Masse 14. Über die angedeutete Verbindung 60 wird ein Potentiometer 58 gesteuert, an welchem eine dem Stellungs-Istwert entsprechende Spannung erzeugt wird, die mit einem am Potentiometer 64 über die angedeutete Einstellvorrichtung 62 eingestellten Stellungs-Sollwert verglichen wird. Das an dem zwischen den beiden Potentiometerabgriffen liegenden Übertrager 22 gewonnene Stellungs-Regelabweichungssignal, welches beispielsweise eine Frequenz von 50 Hz entsprechend der Frequenz der Stromquelle 66 des Stellungs-Vergleichers besitzt, wird über einen Verstärker 32 in einen Drehzahl-Regelkreis für den Gleichstrom-Stellmotor 12 als Sollwert für die Motordrehzahl eingegeben. Der Stellmotor 12, der über die angedeutete Verbindung 56 die Masse 14 verstellt, wird von einer Wechselstromquelle 16 von ebenfalls 50 Hz über antiparallelgeschaltete Thyristoren 18, 20 gespeist. Die im Stellmotor 12 während der Ankerstrompause induzierte Ankerspannung wird über einen Regelwiderstand 28 als Istwert für die Motordrehzahl zusammen mit dem bei 22 gewonnenen Sollwert an einen Vergleicher 26 geliefert, welcher über die Leitungen 34 und 35 ein Drehzahl-Regelabweichungssignal an jeweils einen Eingang eines UND-Gliedes 44 und 48 in Form eines binären Signals abgibt.

Der bei 22 gewonnene Sollwert für die Motordrehzahl wird ferner an einen Phasenvergleicher 36 gegeben, welcher die Phasenlage des über die Leitung 38 ankommenden Signals mit derjenigen der Wechselstromquelle 16 vergleicht, die über die Leitung 40 angeschlossen ist. Der Vergleicher 36 wählt entweder die positive oder negative Halbwelle des Signals für den Drehzahl-Sollwert aus und gibt entweder ein Vorwärtssignal über 42 an den zweiten Eingang des UND-Gliedes 44 oder ein Rückwärtssignal über 46 an den zweiten Eingang des UND-Gliedes 48 ab. Die Ausgangssignale dieser UND-Glieder 44, 48 werden jeweils an weitere UND-Glieder 50, 52 geliefert, an deren jeweils anderen Eingang von einer doppeltfrequenten Wechselstromquelle 24 über die Leitung 54 Signale geliefert werden, die den Beginn einer Halbwelle der Wechselstromqüelle 16 signalisieren. Die Ausgänge der UND-Glieder 50, 52 sind jeweils an die Steuerelektroden der. Thyristoren 18 und 20 angeschlossen. . ·,'.-, V,-,'..·

Übersteigt die Spannung des Stellungs-Regelabweichungssignals (bei 22, 38) die induzierte Ankerspannung (bei 30), so löst das Vorwärts- oder Rückwärtssignal (bei 42 oder 46), kombiniert mit dem binären Drehzahl-Regelabwicklungsignal (bei 34, 35) des Vergleichers 36, eine Impulsreihe aus, die auf die Steuerelektrode des einen oder anderen Thyristors 18 oder 20 wirkt, wodurch der eine oder der andere Thyristor leitend wird und infolge der doppeltfrequenten Signale von 24 eine Reihe von vollen Halbwellenimpulsen dem Stellmotor 12 zuführt. Die Drehrichtung des Motors hängt davon ab, welcher Thyristor durchgeschaltet wird. Erreicht der Stellmotor eine solche Geschwindigkeit, daß die proportionale induzierte Ankerspannung gleich oder größer wird als das Stellungs-Regel abweichungssignal, so wird die Abgabe der Impulsreihe unterbrochen. Der Stellmotor 12 wird nicht mehr gespeist, seine Geschwindigkeit nimmt ab. Wird die Spannung des Stellungs-Regelabweichungssignals wieder größer als die Gegenspannung, so entsteht eine neue Impulsreihe, die aber meistens kürzer ist. Nur eine genügende Anzahl der Halbwellenimpulse kann dem Stellmotor die gewünschte Geschwindigkeit erteilen. Seine Geschwindigkeit ist proportional zur Größe der Regelabweichung. Der Stellmotor 12 bewegt nicht nur eine Masse 14 über die mechanischen Verbindungsglieder 56, sondern verstellt auch über die angedeutete Verbindung 60 das Potentiometer 58. Im Falle einer Folgeregelung ist das Potentiometer 64 mit dem Ausgang eines vorausgeschalteten Reglers verbunden und wirkt dann als Führungsgröße auf den Stellungsregler ein. Die Potentiometer 64 und 58 haben nicht unbedingt dieselbe Übertragungsfunktion. Das eine kann z. B. linear wirken und das andere nicht. Auf jeden Fall wird die Regelabweichungsspannung reduziert, wenn die Stellungs-Regelabweichung vermindert wird, und die Geschwindigkeit des Stellmotors wird herabgesetzt, wenn diese Regelabweichung kleiner wird. Für eine gegebene Regelabweichung wird die Erregung vermindert, sobald der Stellmotor 12 die der Korrektur dieser Regelabweichung entsprechende Geschwindigkeit erreicht. Die Erregung behält dadurch stets den Wert, der gerade ausreicht, um die für die Korrektur nötige Geschwindigkeit zu erlangen. Da die eingeschalteten Halbwellen stets die maximale Amplitude haben, ergibt sich, daß das Drehmoment des Stellmotors unveränderlich bleibt.

Mit anderen Worten erhält der Stellmotor zeitweise und verschieden lang andauernd Halbwellenimpulse maximaler Amplitude. Die Polarität der Halbwellen ist so, daß der Läufer in diejenige Richtung dreht, die die Regelabweichung zwischen den Potentiometern vermindert. Die Dauer der Impulsabgabe ist so, daß die Geschwindigkeit des Stellmotors von der Größe der aufzuhebenden Stellungs-Regelabweichung abhängt. Dies geschieht stets mit dem maximalen Drehmoment, da die geschalteten Halbwellen stets die maximale Amplitude haben.

Der Gleichstrom-Stellmotor 12 kann beliebiger Art sein. Sein magnetisches Feld kann von einem Permanentmagneten herrühren oder durch .eine Serien- oder parallelgeschaltete Wicklung erzeugt werden, in welcher ein Gleichstrom fließt, der z. B. über Gleichrichter vom Wechselstromnetz entnommen ist. Dieses Gleichrichten ist kein Problem, da die Erregung sehr wenig Energie benötigt. Bei

kleinen Anlagen wird ein Permanentmagnet zur Felderregung bevorzugt.

Die Regeleinrichtung nach F i g. 1 ist in F i g. 5 detallierter dargestellt, in welcher die Stellungs-Sollwerteinstellung 62, die Potentiometer 64 und 58, der Transformator 22, der Verstärker 32, die Masse 14, die Wechselstromquellen 16 und 66, die Thyristoren 18 und 20, der Stellmotor 12, die mechanischen Verbindungen 56 und 60 sowie das die Ankerspannung anpassende Potentiometer 28 denselben Teilen der soeben beschriebenen F i g. 1 entsprechen.

Die Quelle der Impulse doppelter Frequenz (in diesem Fall 100 Perioden), die in Fig. 1 mit 24 bezeichnet ist, besteht im vorliegenden Beispiel der Fig. 5 aus den Transistoren β11, β 12 und β13. Diese drei Transistoren liefern steile Impulse für jede halbe Periode der 50-Perioden-Speisespannung. Die Wechselstromquelle ist bei 68 für sich dargestellt, praktisch kann aber die Wechselstromquelle 68 dieselbe Wechselstromquelle wie 16, 66 oder eine weitere, 70, sein, oder es können alle Spannungen von einer Wechselstromquelle abgeleitet werden. Die Transistoren β11 und β12 können z. B. einen üblichen Schmitt-Trigger bilden, bei welchem der Transistor β13 als Verstärker mit Ausgang auf der Leitung 72 wirkt. Die so erzeugten Impulse sind sehr kurz (weniger als 1 Mikrosekunde).

Der Phasenvergleicher 36 der F i g. 1 besteht in F i g. 5 aus dem Transistor β1. Dieser erhält das Vergleichspotential aus einer Wechselspannungsquelle 70, die ihrerseits, wie bereits erklärt, von der gemeinsamen Wechselstromquelle abhängig ist. Die Vergleichsspannung steuert den Transistor β1 derart, daß die negativen Halbwellen der Spannung des Stellungs-Regelabweichungssignals 74 in 76 erscheint, falls das Regelabweichungssignal mit der Vergleichsspannung von der Wechselspannungsquelle 70 nicht die Phase ist, während die positiven Halbwellen in 76 erscheinen, wenn die Regelabweichungsspannung mit dieser in Phase liegt. Der Transistor bewirkt einen Kurzschluß der unerwünschten Halbwelle, während die gewünschte Halbwelle nicht beeinflußt wird. Der Widerstand 78 dient zur Vermeidung eines direkten Kurzschlusses des Ausganges des Verstärkers 32.

Der Vergleicher 26 nach F i g. 1 besteht in F i g. 5 aus den Dioden 80, 82, 84 und 86. Das Stellungs-Regelabweichungssignal (Drehzahl-Sollwert) kommt über die Leitung 76, und die induzierte Ankerspannung (Drehzahl-Istwert) des Stellmotors 12 kommt über die Leitung 30, wobei das binär wirkende Signal wie in F i g. 1 entweder über Leiter 34 oder über Leiter 35 geführt wird. Positive Halbwellen des Stellungs-Regelabweichungssignals bei 76 werden den Läufer in der Weise erregen, daß in der Leitung 30 eine negative Spannung erscheint, welche die Diode 86 mit der aus 80 herkommenden Spannung vergleicht. Ist die Spannung höher, so erscheint ein Potential am Ende der Leitung 34. Ein negativer Impuls bei 76 wird den Läufer so erregen, daß in der Leitung 30 eine positive Spannung erscheint, welche die Diode 84 mit der Spannung aus 82 vergleicht. Liegt die Spannung höher, so erscheint ein Potential am Ende der Leitung 35.

Das vorwärts wirkende UND-Verknüpfungsglied 44 der Fig. 1 besteht in Fig. 5 aus den Transistoren β 4, QS und β 6 und das entgegengesetzte UND-Verknüpfungsglied 48 aus den Transistoren Q 2 und β 3. Das UND-Verknüpfungsglied 50 der Fig. 1 besteht in F i g. 5 aus den Transistoren β 7 und β 8 und das UND-Verknüpfungsglied 52 aus den Transistoren β 9 und Q 10. Die letztgenannten Glieder 50 und 52 können üblicher Art sein. Das UND-Glied 44 unterscheidet sich von einer üblichen Torschaltung dadurch, daß sich die Spannungen entgegengesetzter Polarität aus 32 und 12 addieren und daß nur dann ein Ausgangssignal auftritt, wenn der absolute Wert der Spannung aus 32 größer ist als der Wert der induzierten Ankerspannung aus 12. Die Glieder 44 und 48 der F i g. 1 sind »bedingte Tore« und können in einem gewissen Grad als Teil des die vier Dioden 80 bis 86 benützenden Vergleichers betrachtet werden.

Die soeben geschilderten Vorgänge, nach welchen eine Spannung entweder in der Leitung 34 oder Leitung 35 erscheint, zeigen, wie der Vergleicher wirkt, wenn das Stellungs-Regelabweichungssignal größer ist als die induzierte Ankerspannung. Wenn dieses aber stets kleiner bleibt, steuern die »bedingten Tore« nicht auf.

Im Drei-Transistoren-UND-Glied 44 dient der erste Transistor β 4 dazu, die Polarität umzukehren. Das UND-Glied 48 mit zwei Transistoren wird durch eine positive Polarität erregt. Die Stellungs-Regelabweichungsspannung muß im positiven Sinn größer sein, um auf das Drei-Transistoren-UND-Glied 44 einzuwirken, und muß im negativen Sinn größer sein, um auf das Zwei-Transistoren-UND-Glied 48 einzuwirken. Ist die Regelabweichungsspannung kleiner, so wird kein Tor aufgesteuert.

Die Stellungs-Regelabweichungsspannung wird also über den Transformator 22 dem Wechselstromverstärker 32 zugeleitet. Der Transistor ßl wird nacheinander durch eine Spannung erregt, die dem Netz gegenüber in Phase liegt oder ihm gegenüber um 180° verschoben ist. Im Punkt 76 erscheint somit eine positive oder negative Halbwelle, die von der Phase der Stellungs-Regelabweichungsspannung abhängt. Die vier Dioden 80 bis 86 bilden einen binär wirkenden Vergleicher, welcher wie folgt wirkt: Angenommen, es stehe der Stellmotor still und es erscheine eine positive Halbwelle im Punkt 76. Diese Spannung ergibt sich auch bei 77 und macht den Transistor β 4 leitend. Ein logisches 1-Signal erscheint in der Diode 97. Der Transistor β 5 kehrt die Spannung von Plus nach Minus um, und der Transistor β 6 wirkt als weiterer Umkehrer. Ein logisches 1-Signal erscheint in der Diode 98 unter Vermittlung der Transistoren β 11, Q12, β 13, die eine Impulsquelle doppelter Frequenz bilden. Im Augenblick, wo das logische 1-Signal in der Diode 98 erscheint, wird ein Impuls über die Transistoren β 9 und β 10 dem Transformator Tl zugeführt, welcher den Thyristor 20 steuert. Dieser Impuls steuert diesen Thyristor durch, und es werden die negativen Halbwellen des Speisenetzes dem Läufer des Stellmotors zugeführt, welcher sich in Drehung versetzt. Der Strom wird vom Thyristor 20 selbsttätig unterbrochen, wenn die postiven Halbwellen des Speisenetzes anliegen.

Gleichzeitig wird der Stellmotor als Generator^ wirksam, da er einen Gleichstrom erzeugt und an die Leitung 30 abgibt, dessen Spannung proportional der Läufergeschwindigkeit wird. Im vorliegenden Beispiel ist diese Spannung negativ und addiert sich über die Diode 86 bei 77 der ursprünglich positiven

Stellungs-Regelabweichungsspannung. Ist die Läuferspannung kleiner als diese Regelabweichungsspannung, so erhält der Thyristor 20 neue Impulse und zwingt den Stellmotor, schneller zu drehen. In einem gegebenen Augenblick wird die Läuferspannung genügend groß sein, um den Transistor Q 4 zu blockieren, so daß der Thyristor 20 keine Impulse mehr erhält. Nimmt die Motordrehzahl ab, so wird der Transistor Q 4 wieder wirksam und erhält der Thyristor 20 neue Impulse. In der Weise erhält der Thyristor 20 nur so viele Impulse, als nötig sind, um die Motordrehzahl proportional der Stellungs-Regelabweichungsspannung zu machen. In gleicher Weise wird der Stellmotor in der entgegengesetzten Drehrichtung wirken, wenn er die Impulse von den Transistoren Q 2, Q 3, Q 7, Q 8, den Dioden 95 und 96, dem Transformator T1 und dem Thyristor 18 erhält.

Das Potentiometer 28 dient zum Verändern des Verhältnisses der Meßspannung zu der Ankerspannung. Erhöht man den Widerstand des Potentiometers, so dreht der Stellmotor schneller bei gleichbleibender Stellungs-Regelabweichungsspannung.

Die F i g. 5 zeigt ein Anwendungsbeispiel einer wechselstromgespeisten Stellungsregelung mit einer durch einen als Generator arbeitenden Stellmotor erhaltenen proportionalen gegenelektromotorischen Kraft. Zur Bildung des Stellungs-Regelabweichungssignals können auch andere Glieder, z. B. Transduktoren, benützt werden. Die hinter dem Verstärker 32 liegende Schaltung könnte dieselbe sein.

Bei gewissen Anwendungen der beschriebenen Regeleinrichtung kann eine um 90° verschobene Spannung Schwierigkeiten bringen. Diese Spannung tritt auf, wenn das Signal null ist. Diese verschobene Spannung muß insbesondere dann beseitigt werden, wenn man induktive Transduktoren benützt, damit verhindert wird, daß der Stellmotor durch störende Impulse erregt wird.

Sperrkreise, die in der Phasenlage um 90° gegenüber der Durchlaßphasenlage verschobene Spannungen sperren, sind bekannt, jedoch sind diese meistens sehr kompliziert aufgebaut. Im vorliegenden Fall tritt eine große Vereinfachung dadurch ein, daß nur je eine Halbwelle der eingeführten Spannung gesperrt werden soll. Die F i g. 4 zeigt einen Sperrkreis, in welchem die Punkte 74 und 76, der Verstärker 32, der Widerstand 78 und der Transistor Q1 den gleich bezifferten Teilen der F i g. 5 entsprechen. Neu hinzu kommen der Transistor Q 2, eine unveränderliche Parallelkapazität 88 und Widerstände 90 und 92.

Diese Schaltung soll also die unerwünschten Halbwellen kurzschließen und an Masse ableiten, jedoch nicht die vom Verstärker 32 herkommenden nützlichen Halbwellen. Der Widerstand 90 und die Kapazität 88 werden diese Spannung sieben, so daß ein Gleichstrom an der Kapazität 88 erscheint. Die um 90° verschobene Komponente gleicher Frequenz wie das Netz, die bei 94 erscheint, wird durch die Kombination der Kapazität 88 und des Widerstandes 90 zur Erde gefiltert. Seinerseits moduliert der Transistor Q 2 den an der Kapazität 88 erscheinenden Gleichstrom von neuem und bildet am Punkt 76 eine Reihe von Impulsen, die keine um 90° versetzten Spannungen mehr aufweisen. Der Transistor Q 2 wird dabei jeweils in den Augenblicken zum kurzschließenden Transistor, in welchen die versetzten Spannungen nicht anstehen.

Die F i g. 6 zeigt eine andere Ausführungsart einer nach dem Verfahren der Erfindung arbeitenden Regeleinrichtung. Sie kann bei Prüfungsmessungen benützt werden, die man in regelmäßigen Zeitabständen vornimmt. Ein Beispiel hierfür ist der Mehrfarbendruck auf einem in Bewegung befindlichen endlosen Band, bei welchem man die Genauigkeit der verschiedenen Farben mindestens einmal im Laufe des Druckvorganges kontrolliert.

Die F i g. 2 und 3 zeigen ein Mehrfarbendruckaggregat, in welchem ein Band von einer Vorratsspule 100 abläuft, die auf einem Gestell 102 liegt und durch an sich bekannte Mittel 104 befördert wird. Das Band gelangt dann in Druckeinheiten 106, 108, 110 und 112, die je mit einer eigenen Trockenvorrichtung versehen sind. Bei 114 verläßt das Band die Einheiten und kann entweder entfernt werden oder einer Schneideinrichtung zugeführt werden, die Blätter schneidet.

Es ist an sich bekannt, solche Einheiten synchron mit Hilfe einer Hauptantriebswelle 116 (F i g. 2) anzutreiben, z. B. von dem Motor 118 aus. Dieselbe Welle kann auch die Fördereinheiten 104 und 114 antreiben. Der erreichte Synchronismus ist jedoch nur annähernd, so daß zum Passen der verschiedenen Farben aufeinander kleine Korrekturen in den einzelnen Einheiten vorgenommen werden müssen. Dies geschieht unter Verwendung photoelektrischer Zellen. Die Einheiten sind über Korrekturen zulassende Differentialgetriebe 126,128,130 und 132 mit der Hauptwelle verbunden. Ein kleiner umkehrbarer Stellmotor kann ein Vor- oder Nacheilen einstellen, z. B. wie bei 136, 138, 140 und 142 dargestellt. Eine Marke, die sich am Anfang oder am Ende eines jeden Druckes wiederholt, wird durch die Meßköpfe 148, 150 und 152 der F i g. 3 erfaßt. Diese Messungen können mit anderen Zeichen des Bandes oder mit der Winkellage der Druckzylinder verglichen werden. Zum Beispiel können Einheiten, die entsprechende Impulse abgeben und die man z. B. Phasenmikrometer nennt, benützt werden, die sich in 158, 160 und 162 bei F i g. 2 befinden. Ihre drehenden Teile drehen mit den Druckzylindern.

Die aus den photoelektrischen Zellen und die aus den Phasenmikrometern herkommenden Impulse werden Stellungsreglern (in F i g. 2 und 3 nicht dargestellt) zugeführt, welche entsprechende Ströme an die Stellmotoren abgeben.

Betrachtet man nun die Schaltung der F i g. 6, so sieht man, daß sie sich für solche Stellungsregelungen eignet. Die eine photoelektrische Zelle 148 und das entsprechende Phasenmikrometer 158 führen die Impulse einem ziffermäßig zählenden Vergleicher 164 zu, welcher nicht näher beschrieben ist.

Dieser letztere vergleicht, d. h., er gibt die Größe der Paßfehler und die Richtung, in welcher korrigiert werden muß, an. Soll die Korrektur ein Vorrücken sein, so erscheint ein Signal im Leiter 166 und im entgegengesetzten Fall im Leiter 168. Die Größe der erforderlichen Korrektur wird berechnet und in einem zahlenmäßig arbeitenden Zähler 170 addiert. Dieser Fehler wird durch eine Kettenschaltung 172 derart umgeformt, daß eine Spannung im Leiter 174 erscheint, die proportional der Größe des im Zähler 170 addierten Fehlers, also der Stellungs-Regelabweichung, ist.

Die Anlage umfaßt wieder einen Gleichstrom-Stellmotor 136 und eine Wechselstromquelle 178, die

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über zwei Thyristoren 180 und 182 mit zueinander Signale auf die UND-Verknüpfungsglieder übertragen umgekehrter Polarität mit dem Läufer des Motors werden. Die Transistoren Q14 und Q15 bilden einen verbunden ist. Dieser Stellmotor entspricht einem in Differenzverstärker mit hoher Verstärkung, welcher F i g. 2 dargestellten Motor und überträgt die Korrek- den Stromkreis über Tansistor Q16 öffnet, wenn die tür dem Druckzylinder, welcher hier in ganz all- 5 Stellungs-Regelabweichungsspannung größer ist als gemeiner Weise als eine Last 184 dargestellt ist. Der die proportionale induzierte Ankerspannung, was das Zähler 170 und die Kettenschaltung 172 registrieren erwünschte binäre Stellsignal auslöst. Erscheint im die zahlenmäßigen Angaben und bilden eine Um- Potentiometer 186 eine negative proportionale Spanwandlungsschaltung, die im Leiter 174 ein Regel- nung des Stellmotors 136, so erscheint eine negative abweichungssignal abgibt. Der Vergleicher 164 führt io Spannung im Leiter 192, die von der Diode 188 herzu einem Vorwärts- oder Rückwärtssignal in den rührt. Die negative Regelabweichungsspannung erLeitern 166 bzw. 168. scheint dann im Widerstand 212, und falls sie größer

Während der Halbwelle, in der der Läufer 136 des als die proportionale induzierte Ankerspannung ist,

Stellmotors nicht erregt ist, liefert er seine induzierte wird der Transistor Q 14 durch den Transistor Q 15

Ankerspannung an das Potentiometer 186. Eine von 15 gesperrt, in der Weise, daß der Transistor Q 14 wie

der einen oder anderen der Dioden 188 oder 190 vorher den Stromkreis über den Transistor Q16

herkommende Spannung, die durch die Leiter 192 öffnet und die Dioden 198 und 204 über den Leiter

oder 194 geführt wird, wird mit dem Stellungs-Regel- 196 erregt werden. Die Dioden 188 und 190 be-

abweichungssignal des Leiters 174 so verglichen, daß stimmen somit den Drehsinn des Stellmotors,

ein binäres Signal jedesmal im Leiter 196 erscheint, 20 Diese Schaltung benötigt drei Spannungsquellen,

wenn die Spannung der induzierten EMK kleiner ist um diese Vorgänge zu addieren. Die Richtung wird

als die des Regelabweichungssignals. durch ein logisches 1-Signal der Diode 200 für die

Auch hier ist eine Wechselstromquelle doppelter eine Richtung angegeben und durch ein logisches

Frequenz vorhanden, die z. B. aus einem Schmitt- 1-Signal der Diode 206 für die andere Richtung.

Trigger und einem Verstärker besteht und durch die 25 Eine zweite Spannungsquelle besteht aus den Im-

Transistoren Q11, Q12 und Q13 dargestellt ist. Die pulsen doppelter Frequenz, die von den Dioden 202

Stromquelle 68 speist die vorgenannte Quelle, wie und 208 herkommen. Die dritte Spannungsquelle

bereits mit Bezug auf F i g. 5 beschrieben wurde. gibt eine Zahl von Impulsen ab, die den im Zähler

Ferner ist ein UND-Verknüpfungsglied vorhanden, aufgespeicherten Fehler angibt. Unter diesem letztebestehend aus den Transistoren Q 7 und Q 8, das auf 30 ren Einfluß ergibt sich eine Motordrehzahl, die proein binäres Signal der Diode 198 reagiert sowie auf portional dem aufgespeicherten Fehler ist; die Drehein Vorwärtssignal des Leiters 196 und der Diode richtung hängt dabei davon ab, ob die Diode 209 200 und auf eine doppelte Frequenz, die über den oder die Diode 206 das Binärsignal 1 erhält. Am Leiter 72 von der Diode 202 herkommt. Ein ahn- Ausgang der Kettenschaltung 172 ist die Spannung liches UND-Verknüpfungsglied bilden die Tran- 35 stets negativ und dem Fehler proportional. Die Richsistoren Q 9 und Q10, welches über die Diode 204 tung des Fehlers bestimmt der Vergleicher 164.
und den Leiter 196 ein Signal sowie ein umgekehrtes Da die Fehlerspannung stets negativ ist, wird der Signal über Leiter 168 und Diode 206 und endlich Stromkreis nur mit Bezug auf seine absolute Größe eine doppelte Frequenz über den Leiter 72 und beeinflußt. Ist die induzierte Ankerspannung des Diode 208 erhält. Die Ausgangsspannung des einen 40 Läufers negativ, so geht die Stromkreis über die oder anderen UND-Verknüpfungsgliedes gelangt Diode 188 und den Leiter 192 zur Basis des Tranüber den Transformator T1 bzw. T 2 an die Steuer- sistors Q15. Der Widerstand 214 ist stromlos, weil elektroden der Thyristoren 180 bzw. 182. Wie vorher die Diode 190 und der Leiter 194 stromlos sind. Die beschrieben, ist die Anordnug so getroffen, daß der Transistoren Q14 und Q15 wirken als Vergleicher. Stellmotor während veränderlicher Zeitspannen er- 45 Ist die negative Regelabweichungsspannung größer regt wird, und zwar durch Halbwellen solcher Pol an- als die negative Ankerspannung, so erregt der Trantät, daß der Stellmotor in derjenigen Richtung dreht, sistor Q14 den Transistor Q16, und es wird ein in welcher er den Fehler vermindert und daß er zwar Signal den Dioden 198 und 204 über Leiter 196 zuentsprechend der Größe dieser Regelabweichung, geführt,
stets aber mit maximalem Drehmoment dreht. 50 Ist die induzierte Ankerspannung positiv, so fließt

Der Vergleicher, der die über den Leiter 174 ge- der Strom über die Diode 190 zum Leiter 194 und langende Stellungs-Regelabweichungsspannung mit zum Widerstand 214. Die Widerstände wirken als der proportionalen induzierten Ankerspannung des addierender Widerstandskreis. Ist die negative Regel-Stellmotors 136 über das Potentiometer 186 ver- abweichungsspannung größer, so erregt der Trangleicht, besteht aus den Transistoren Q14, Q15, Q16 55 sistor Q14 den Transistor Q16, und der Stellmotor und aus den Dioden 188 und 190 sowie aus den erhält Spannung. Ist die positive induzierte Anker-Widerständen 212 und 214. Ist die proportionale spannung größer als die negative Fehlerspannung, so induzierte Ankerspannung des Motors 136 positiv, sperrt der Transistor Q14 den Transistor Q16, so so erscheint eine Spannung über die Diode 190 im daß der Thyristor keinen Impuls und der Stellmotor Leiter 194. Der Widerstand 214 vergleicht diese 60 keine Spannung erhält. Dasselbe Resultat wird erSpannung mit der über den Widerstand 212 im Leiter reicht, wenn die negative Ankerspannung größer ist 174 erscheinenden Stellungs-Regelabweichungs- als die negative Regelabweichungsspannung,
spannung. Ist diese letztere größer als die genannte Die unrichtige Lage (Fehlpassen auf dem geproportionale Spannung, so ergibt sich eine negative druckten Band) ist hier ein veränderlicher Faktor, Spannung am Transistor Q14, welcher über den 65 und die Anlage wirkt als Integrator, d. h., daß das Transistor Q16 den Stromkreis öffnet, so daß die von der Motorwelle abgegebene Drehmoment als Dioden 198 und 204 erregt werden, über welche die zeitliches Integral des Fehlers zu betrachten ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 Patentansprüche· 'age neraus soll dessen Ansprechempfindlichkeit ' gegenüber einem aus der NuIIage heraus arbeitenden

1. Verfahren zur Stellungsregelung mittels eines Motor verbessert werden, jedoch wird dieser Vorteil Gleichstrom-Stellmotors, dessen Ankerwicklung dort auf Kosten eines ständigen Stromverbrauches über steuerbare Gleichrichter in Antiparallel- 5 mit der Folge einer ständigen Wärmeerzeugung erschaltung aus einer Wechselstromquelle gespeist reicht, weshalb der Motor ,auch zur Vermeidung wird, mit einer von der Ankerspannung ab- einer Überhitzung verhältnismäßig groß gebaut werhängigen Rückführung, dadurch gekenn- den muß. Darüber hinaus spricht der Motor dort mit zeichnet, daß der Stellungsregelung eine einem von der Größe des Stellungsfehlers abhängigen Drehzahlregelung unterlagert wird, indem das ao Drehmoment an.

Stellungs-Regelabweichungssignal als Sollwert für Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

die Motordrehzahl und die induzierte Anker- Verfahren zur Stellungsregelung anzugeben, bei dem

spannung als Istwert der Motordrehzahl ver- der Energieverbrauch zur Regelung gering ist und

wendet wird und hieraus ein Drehzahl-Regel- bei dem der Verstellantrieb unabhängig von der

abweichungssignal gebildet wird, daß der Istwert 15 Größe des Stellungsfehlers mit möglichst hohem

der Motordrehzahl aus der induzierten Anker- Drehmoment anspricht.

spannung während der Ankerstrompausen ge- Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß wonnen wird, daß ein Richtungssignal für die dadurch erreicht, daß der Stelhingsregclung eine Richtung der Stellungsabweichung erzeugt wird, Drehzahlregelung unterlagert wird, indem das daß ein Signal mit gegenüber der Frequenz der so Stellungs-Regelabweichungssignal als Sollwert für die Wechselspannungsquelle doppelter Frequenz ver- Motordrehzahl und die induzierte Ankerspannung ■wendet wird, welches den Anfang einer Wechsel- als Istwert der Motordrehzahl verwendet wird und stromhalbwelle signalisiert, und daß das Dreh- hieraus ein Drehzahl-Regelabweichungssignal gezahl-Regelabweichungssignal, das Richtungssignal bildet wird, daß der Istwert der Motordrehzahl aus und das doppeltfrequente Signal über UND- 25 der induzierten Ankerspannung während der Anker-Glieder miteinander verknüpft werden, deren strompause gewonnen wird, daß ein Richtungssignal Ausgangsgrößen den jeweils zugehörigen Gleich- für die Richtung der Stellungsabweichung erzeugt richter bei Vorliegen der UND-Bedingung für wird, daß ein Signal mit gegenüber der Frequenz der eine von der Dauer des Drehzahl-Regelabwei- Wechselspannungsquelle doppelter Frequenz verchungssignals abhängige Anzahl von Wechsel- 30 wendet.wird, welches den Anfang einer Wechselstromhalbwellen voll aufsteuern. stromhalbwelle signalisiert, und daß das Drehzahl-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Regelabweichungssignal, das Richtungssignal und das kennzeichnet, daß die Zuordnung von Drehzahl- doppeltfrequente Signal über UND-Glieder mit-Sollwert zu Drehzahl-Istwert einstellbar ist. einander verknüpft werden, deren Ausgangsgrößen

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, da- 35 den jeweils zugehörigen Gleichrichtern bei Vorliegen durch gekennzeichnet, daß das Stellungs-Regel- der UND-Bedingung für eine von der Dauer des abweichungssignal aus einem Soll-Istwertvergleich Drehzahl-Regelabweichungssignals abhängige Anzahl (Potentiometer 58, 64) gewonnen wird. von Wechselstromhalbwellen voll aufsteuern.

4. Anwendung des Verfahrens gemäß einem Durch diese Maßnahmen wird ein mit hoher der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, 40 Empfindlichkeit und hohem Drehmoment rasch aus daß die Stellungsregelung bei Rotationsdruck- der Nullstellung heraus ansprechender Verstellantrieb maschinen zur Registerregelung eingesetzt wird. verwirklicht, der eine hohe Regelgenauigkeit erbringt

und bei dem der Energieverbrauch zur Regelung

gering ist. Es kann ein üblicher Gleichstrommotor

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur 45 verwendet werden, der aus einer Wechselstromquelle

Stellungsregelung mittels eines Gleichstrommotors, gespeist wird, ohne daß die übliche vom Wechsel-

dessen Ankerwicklung über steuerbare Gleichrichter strom abgeleitete Gleichstromspeisung vorgesehen

in Antiparallelschaltung aus einer Wechselstrom- werden muß. Es ist weder ein Tachometer noch ein

quelle gespeist wird, mit einer von der Anker- separater Generator nötig, um die Proportionalität

spannung abhängigen Rückführung. 50 der induzierten Ankerspannung festzulegen. Die

Es ist eine elektronische Regelungseinrichtung Korrektur der Stellungs-Regelabweichung erfolgt (deutsche Auslegeschrift 1 075 198) zur Stellungs- sehr rasch, wenn diese groß ist, und langsamer, wenn regelung mittels eines konstant erregten Gleichstrom- die Regelabweichung abnimmt, so daß die Korrektur Stellmotors bekannt, dessen Ankerwicklung über genau und rasch und ohne Überpendeln der Grenze steuerbare Gleichrichter in Antiparallelschaltung aus 55 stattfindet. Das maximale Drehmoment des Motors einer Wechselstromquelle gespeist wird, wobei aus bleibt verfügbar, sogar im Falle minimalster Korrekeiner von der Ankerspannung abhängigen Rückführ- türen, denn es wird immer mit der vollen Leistung spannung, die mit einer Sollwertspannung verglichen gearbeitet. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn wird, ein Stellungssignal für den Gleichstrom-Steil- die zu bewegende Last sehr groß ist.
motor gewonnen wird. Bei dieser Regeleinrichtung 60 Nach weiteren Merkmalen der Erfindung ist die wird der Gleichstrommotor ständig über gegensinnige Zuordnung von Drehzahl-Sollwert zu Drehzahl-Strojnimpulse erregt, die sich bei einer Stellungs- Istwert einstellbar. Das Stellungs-Regelabweichungs-Regelabweichung Null gegenseitig aufheben, während signal wird der Erfindung zufolge aus einem SoIlbei Vorliegen einer Regelabweichung durch eine Istwertvergleich, z. B. mittels Potentiometern, ge-Impulsanschnittssteuerung entweder die Impulse des 65 wonnen.

einen oder anderen Vorzeichens im Mittel über- Das Verfahren nach der Erfindung soll insbeson-

wiegen und eine Drehung des Motors bewirken. dere Anwendung finden bei der Stellungsregelung

Durch dieses Arbeiten des Motors aus einer Mittel- von Rotationsmaschinen zum Zwecke der Register-