DE1513423A1

DE1513423A1 - Mehrfach-Regelsystem

Info

Publication number: DE1513423A1
Application number: DE19651513423
Authority: DE
Inventors: Pedrotti Donald Glenn; Anderson David Petric
Original assignee: Rck Inc
Current assignee: Rck Inc
Priority date: 1964-12-10
Filing date: 1965-10-12
Publication date: 1969-12-11
Also published as: GB1063972A; US3400223A

Description

RCK, Incorporated Fr/Hk irio/oo

242 Commercial Street 1 O I OHc4

Sunnyvale/California Mehrfaeh-Regelaystem

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mehrfach-Regelsystem, welches verwendet wird, um eine Anzahl von Eingangesignalen auf einem vorgegebenen Pegel zu halten. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein System, in dem ein einzelner Verstärker verwendet werden kann, um nacheinander eine Folge von Eingangesignalen zu regeln und jedes der Signale auf einem vorgegebenen,konstanten Signalpegel zu halten.

Mehrfaoh-Signalregelsysteme wurden beispielsweise in Hüttenwerken verwendet, um die Temperaturen mehrerer Öfen, z.B. Glühöfen, zu regeln. Ein solches System gibt die Temperaturen an, die von mehreren Thermoelementen, die in verschiedenen Ofen angebracht sind, festgestellt werden. Wegen des sehr niedrigen Signalpegels der Ausgangsspannung des Thermoelementes wird ein besonderer Vorverstärker verwendet, der an jedem Ofen für jeweils ein Thermoelement vorhanden ist. Das vorverstärkte, die Temperatur anzeigende Signal jedes Thermoelementes gelangt dann zu einem Abtastsystem. Das Abtastsystem wählt jeweils eines der vorverstärkten Ausgangssignale eines Thermoelementes. Der vorverstärkte Ausgang des Thermoelemente« gelangt durch das Abtastsystem in einen Verstärker üblioher Bauart, in dem das vorverstärkte, die Temperatur anzeigende Signal aus dem Abtastsystem einen noch höheren Signalpegel erreicht. Dieses verstärkte Signal wird mit einem vorgegebenen Signal verglichen,' welches so gewählt ist, das es den gleichen Pegel hat, wie das Signal aus dem Verstärker haben würde, wenn der Ofen, in dem die Messung ausgeführt wurde, die richtige Temperatur hätte. Wenn eine Differenz zwisohen den Pegeln der beiden Signale festgestellt wird, wird ein Ausgangssignal zu

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dem j-eweils überprüften Ofen gesandt. Dieses Ausgangssignal bewirkt, daß die Ofentemperatur in derjenigen Richtung geändert wird, wie es das Vorzeichen der Differenz zwischen dem Pegel des Ausganges des Verstärkers und dem des vorgegebenen Signals angibt.

In den bisherigen Systemen dieser Art ist es von Bedeutung, daß alle Vorverstärker und der Hauptverstärker linear sind. Wenn dies nicht der Fall ist, ist ihr Ausgangssignal nicht dem Eingangssignal proportional. Infolge der Nichtlinearität kann daher eine Abweichung von dem vorgegebenen Signal auftreten, wenn der Ofen in Wirklichkeit die richtige Temperatur hat. In den bisherigen Systemen waren daher die VerstärkerCharakteristiken, und zwar sowohl bei dem Vorverstärker als auch bei dem Hauptverstärker, besonders kritisch.

Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Regelung mehrerer Signale unter Verwendung nur eines einzigen Verstärkers. Im Gegensatz zu den bisher verwendeten Einrichtungen dieser Art wird bei der Erfindung kein Vorverstärker für die einzelnen Eingangssignale benötigt. Die Einrichtung gemäß der Erfindung enthält im wesentlichen die folgenden Bestandteile: Je eine Eingangsklemme zum Empfang der su regelnden Signale; mehrere Signalquellen, die jeweils einen vorgegebenen konstanten Signalpegel aufweisen} mehrere Abweichunga-Signalquellen zum Vergleichen der an den Singangeklemmen eingehenden Signale mit dem Signalpegel einer Signalquelle und zur Erzeugung eines Abweiohungssignals, welohee der Abweichung dee an der Eingangsklemme eingehenden Signalpegele gegenüber dem vorgegebenen konstanten Signalpegel einer der Signalquellen proportional ist} ein Wähler, welcher mit dem Auegang jeder der Abweiohungs-Signalquellen gekoppelt iet, um ayklisoh jeweils ein solches AbweiohungBsignal aus einer der Abweichunge-Signalquellen auszuwählen j einen Verstärker; eine Einrichtung zur unmittelbaren Kopplung des gewählten unverstärkten Abweichungeeignala mit dem Verstärker; und eine Einrichtung zur Überwachung des Pegels

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des gewählten, zu regelnden Abweichungssignals und der Änderung um einen Betrag, der dem zu überwachenden Abweichungssignal proportional ist, wobei zyklisch jedes zu regelnde Signal auf einem konstanten Pegel proportional zu einer konstanten Signalquelle gehalten wird.

Der lortfall der Vorverstärker und die sich dadurch ergebende . unmittelbare Kopplung des Abweichungssignals mit dem Hauptverstärker über einen Abtaster (den "Vfähler" im Sinne des vorigen Absatzes) ermöglicht erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise die vollständige Beseitigung der Fehler, die in den bisherigen Systemen als Ergebnis von Abweichungen bei den Vorverstärkern auftraten. Darüberhinaus ist sogar der Hauptverstärker (der "Verstärker™ im Sinne des vorigen Absatzes) nicht kritisch. Da das Abweichungssignal vor der Verstärkung erzeugt wird, beeinflussen Nichtlinearitäten im Hauptverstärker das Abweichungssignal nicht. Der Ausgang des Hauptverstärkers ist daher dem Abweichungssignal proportional, selbst wenn in ihm Nichtlinearitäten auftreten.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems ist, daß der Verstärker hohe Störpegel, z.B. 30 Mikrovolt, zulassen kann, selbst wenn das an der Eingangsklemme eingehende Signal, das von dem Thermoelement oder einem anderen Geber eingeht, ₍ in der niedrigen Größenordnung von einem Mikrovolt liegt. Diese hohe Unempfindlichkeit gegenüber Störpegeln ergibt sich aus der Integrationstechnik, wie sie an der Ausgangsstufe bei dem Abweiehungssignal aus dem Hauptverstärker angewandt wird. Bei dieser Integration wird ein Signalpegel erzeugt, welcher dem Betrag der Abweichung des an der gewählten Eingangsklemme (von einem Geber oder dergl.) eingehenden Signals von der konstanten Signalquelle proportional ist. Auf Grund dieser Integration werden Störungen (Rauschen), die entweder positiv oder negativ sind, aufgehoben, und es bleibt nur das gewünschte Signal zurück.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Verstärker während der Bewegung des Abtasters von einem Eingang zum nächsten gekoppelt und entkoppelt. Auf diese Weise werden Einschwingßignaie vermieden, die andernfalls bei diesen ,Schaltvorgängen auftreten könnten. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist auch ein Verstärker-Abtaster vorgesehen, welcher verschiedene Verstärkungen für den Hauptverstärker wählt, und zwar entsprechend den jeweils von dem Eingangsabtaster gewählten Eingängesignal. Der Verstärker-Abtaster ist normalerweise mit dem Eingangeabtaster gekoppelt.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungeform der Erfindung ist schließlich vorgesehen, daß ein Null-Eingangssignal in den Hauptverstärker eingeführt wird. Gleichzeitig wird ein zusätzliches Integrationsglied am Ausgang durch den Ausgangsabtaster mit dem Ausgang des Verstärkers und mit dem Eingang des Verstärkers verbunden, wenn das Null-Eingangesignal an den Eingang des Verstärkers angelegt wird. Dieses zusätzliche Integrationsglied erzeugt einen Signalpegel, welcher dem Ausgang des Verstärkers proportional ist, wenn das Null-Eingangssignal angelegt wird. Tür den Fall, daß dieser Ausgang nicht gleich Hull ist, ist eine mit diesem die Vorspannung einstellenden Teil des Verstärkers gekoppelte Einrichtung vorgesehen, welche die Vorspannung des Verstärkers in Riohtung auf einen Null-Ausgang einstellt, wenn ein Null-Eingangssignal vorliegt. Während jedes Zyklus des Abtasters wird dementsprechend der Verstärker kontinuierlich überwacht und eingestellt, so daß er einen Null-Ausgang bei Vorliegen eines Null-Eingangs aufweist und eine selbsttätige Eichung des Verstärkers erfolgt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung und der verschiedenen Ausfülirungsformen der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben.

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Mg. 1 zeigt im Blockschaltbild schematisch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.

•Fig. 2 zeigt schematisch ein Schaltbild einer der erfindungsgemäßen Signalquellen zur Erzeugung eines die Abweichung darstellenden Signals.

Fig. 3 zeigt sohematisch ein Schaltbild eines der erfindungsgemäßen Integrationsglieder.

Das erfindungsgemäße Regelsystem ist in dem Blockschaltbild der Fig. 1 vereinfacht dargestellt. Betriebsmäßig werden dem i System mehrere Eingangssignale zugeführt, die von beliebigen Quellen erzeugt sein können. Beispieleweise kann ein solches Eingangssignal von einem Meßumformer abgenommen werden, von einem Thermoelement, einem Dehnungsmesser oder anderen geeigneten Signalquellen. Das Eingangssignal kann daher ein Strom oder eine Spannung sein, welche sich entsprechend einer Änderung der Bedingungen in dem zu regelnden System von Zeit zu Zeit ändert. Aufgabe der Einrichtung gemäß der Erfindung ist, die Eingangssignale so nahe wie möglich bei einem konstanten Wert zu halten. Bei dem in Pig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß zwei Eingangssignale vorhanden sindι das erste Eingangssignal wird in die Abwelohungs-Signalquelle 1 eingeführt, während das zweite Signal in die Abweiohungs-Signalquelle 2 gelangt. Die Arbeitsweise der Abweichungs-Signalquellen 1 und 2 wird bei der Beschreibung der Sig. 2 noch näher erläutert werden. Im praktischen Betrieb werden in der Hegel mehr als zwei Eingangasignale und Abweiohungs-Signalquellen vorhanden sein. Da die genaue Arbeitsweise und der Aufbau der Signalquellen 1 und 2 nachfolgend noch erläutert werden, wird zunächst lediglloh gesagt, daß jede Abweiohungs-Signalquelle ein Signal (^ine Spannung oder einen Strom) erzeugt, welcher der Abweichung des Eingangssignala von einem festen, vorgegebenen Signalpegel proportional ist. Das Abweichungssignal kann positiv oder negativ sein, je nachdem,

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ob die festgestellte Abweichung positiv oder negativ ist. Beispielsweise kann ein positiver Strom oder eine positive Spannung anzeigen, daß die Temperatur des zu regelnden Ofens gegenüber einer vorgegebenen Temperatur zu hooh ist, während ein negativer Strom oder eine negative Spannung einen zu geringen Wert gegenüber der vorgegebenen Temperatur anzeigt.

Das Abweichungssignal aus den Signalquellen 1 und 2 wird anschließend in einen ersten Wähler, beispielsweise einen Abtaster 3, eingeführt. Der Abtaster 3 besteht im wesentlichen aus einer größeren Zahl miteinander gekoppelter Schalter. Zu diesem Zweck können beispielsweise. Schrittschalter, Zungenrelais, Pestkörperschalter (mit Feldeffekt-Transistoren, siliziumgesteuerten Gleichrichtern oder Transistoren) oder andere gebräuchliche Schalter verwendet werden. Auch können optische Abtastsysteme verwendet werden. Im Zusammenhang mit der Erfindung ist es von Bedeutung, daß die Sohaltsysteme, die als Abtaster 3 verwendet werden, beim Schalten möglichst wenig Störungen erzeugen. Der Abtaster 3 wählt jeweils ein Abweichungssignal aus mehreren Abweichungs-Signalquellen 1 und 2. Das gewählte Abweichungssignal wird durch den Abtaster 3 in den Verstärker 4 eingeführt. Verstärker 4 ist ein Festkörper-Verstärker üblicher Bauart. Bei einer bevorzugten Aueführungsform der Erfindung hat der Verstärker 4 einen Vorspannunge-Eingang 5» welcher die Aufgabe hat, den Verstärker derart einzustellen, daß er einen Null-Ausgang erzeugt, wenn'ein Null-Eingangssignal auftritt. Zu diesem Zweck können Einrichtungen bekannter Art verwendet werden.

Widerstände 6 und 7 dienen als Eichwiderstände, welche gemeinsam den Verstärkungsfaktor des Verstärkere 4 bestimmen. Wenn die Aufgabe gestellt ist, daß jeweils besondere gewählte Verstärkungen für jede der Abweichungs-Signalquellen 1 und 2 zur Verfügung stehen, ist auf eine weitere bevorzugte Aueführungeform der Erfindung zurückzugreifen, bei der ein aweiter Wähler (Abtaster 8) verwendet wird, welcher eise Wahl unter mehreren

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Verstärker-Einstellkreisen trifft, von denen in Pig. 1 beispielsweise Schaltungen 9 und 10 dargestellt sind. Abtaster 8 ist mit Abtaster 3 synchronisiert, wie duroh die gestrichelte Linie dargestellt ist, welche diese beiden Einrichtungen verbindet. Wenn daher Abtaster 3 eine Abweichungs-Signalquelle wählt, beispielsweise 1, wählt Abtaster 8 den zugehörigen Verstärker-Einstellkreis 9· Verstärker-Einstellkreis 9 ist so beschaffen, daß er die Verstärkung des Verstärkers 4 auf einen vorgegebenen Wert einstellt, welcher dem jeweiligen Eingangssignal zur Eingangs -Signalquelle 1 entspricht. Wenn aber die Abweichungs-Signalquelle 2 von dem Abtaster 3 gewählt worden ist, wird in entsprechender Weise Verstärke'r-Einstell- | kreis 10 durch den Abtaster 8 gewählt, und zwar entsprechend dem dort gesteuerten Signal (dem Eingang in A^weichungs-Signalquelle 2). Die Vfiderstände in den Verstärker- nstellschaltungen 9 und 10 arbeiten mit den Eichwiderständen 6 und 7 derart zusammen, daß sie den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 4 bestimmen. Falls erforderlich, können die Verstärker-Einstellschaltungen 9 und 10 veränderliche Widerstände (Potentiometer) enthalten, so daß diese Verstärker-Einstellschaltungen dem jeweiligen Typ der Eingangssignale und den Systemen angepaßt werden können, wenn da.s System des Steuergerät ν rremäß der Erfindung geändert wird. Der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 4 kann beispielsweise von 1000 bis 10 000 veränderbar sein.

Das Ausgangesignal aus dem Verstärker 4 gelangt über einen Schalter 11 zu einem Abtaster 12. Schalter 11 ist ein Relais oder Schalter üblicher Bauart, beispielsweise ein gesteuerter Silizium-Gleichrichter. Er dient zur Kopplung und Entkopplung des Verstärkers mit bzw. von einem dritten Wähler (Abtaster 12)5 Verstärker 4 wird im Zyklus des Abtasters so entkoppelt, daß irgendwelche Ausgleichssignale, die im Zyklus entstehen, unwirksam sind. Der Schalter ist geöffnet, während der Abtaster 3 von einer Abweichungs-Signalquelle zur anderen fortsclialtet. Dadurch, daß der Schalter 11 während der Bewegung des Abtasters

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öffnet, können Ausgleichssignale, die durch das Fortechalten von einer Signalquelle zur anderen entstehen, nicht in den Abtaster 12 gelangen. Im allgemeinen wird Schalter 11 etwa noch eine Millisekunde nach dem Abschluß des Abtaster-Sohaltens geöffnet bleiben, um sicherzustellen, daß alle Ausgleichssignale eliminiert sind. Anschließend schließt der Schalter während einer vorgegebenen Zeitspanne, beispielsweise 2-30 Millisekunden, um das verstärkte Abweichungssignal durch den Abtaster 12 zu dem nachfolgend noch näher zu beschreibenden Integrationssystem zu leiten. Die Arbeitsweise des Schalters 11 ist durch einen Zeitgeber 13 mit den Abtastern 3, 8 und 12 synchronisiert. Der Zeitgeber 13 kann in üblicher Weise beschaffen sein, beispielsweise ein Verschiebungsregister und einen Taktgeber aufweisen. Da Synchronisiereinrichtungen bekannt sind, erübrigt sich eine nähere Beschreibung.

Der mit den Abtastern 3 und 8 synchronisierte Abtaster 12 wählt eins-der Integrationsglieder 14 oder 15, und zwar in Übereinstimmung mit den gewählten Abweichungs-Signalquellen 1 bzw. 2 und den gewählten Yerstärker-Einstellschaltungen 9 bzw. 10. Die gewählte Integrationsschaltung 14 oder 15 integriert das Siifi: .:J-, uas von Schalter 11 über Abtaster 12 während der Integral ■-ny^'-'iode (während Schalter 11 geschlossen ist) des Sor: i t ;*\ ί us weitergegeben wird. Wie bereits erwähnt, kann die jauer dieser Periode etwa 2-30 Millisekunden betragen. Eine weitere Integrationsschaltung 16 dient zur Erzeugung des Signals zur Einstellung des Nullpunktes des Verstärkers 4 und wird nachfolgend noch näher beschrieben werden.

Die Integrationsglieder 14 und 15 integrieren das Ausgangssignal des Verstärkers 4, wenn das verstärkte Abweichungssignal von den Signalquellen 1 bzw. 2 durch Schalter 11 gelangt. Diese Integrationsglieder erzeugen in noch näher zu beschreibender Weise ein Ausgangeeignal. Das Auegangesignal wird zu einem Geber oder einer anderen Einrichtung zurückgeleitet, welche die Aufgabe hat, eint Korrektur entsprechend der von der gewählten Abweichungs-Signalquelle angezeigten

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Abweiohung vorzunehmen. Wenn beispielsweise das zu regelnde Signal von einem Thermoelement erzeugt wurde, welches die Ofentemperatur mißt, werden die Ausgangssignale aus den • Integrationsgliedern 14 und 15 zu einer Temperatur-Einsteileinrichtung für den Ofen geleitet. Die Ofentemperatur ist in derjenigen Richtung einzustellen, wie sie von dem Abweichungssignal angegeben wird. Nachdem mehrere sicher Einstellungen erfolgt sind, wird das Abweiohungssignal in der Regel gegen Null gehen, da der Ofen auf die vorgegebene Temperatur gebracht worden ist, die der Einstellung der Abweichungs-Signalquelle entspricht. Wenn dieser Zustand erreicht ist, wird kein Abweichungssignal mehr erzeugt. Dementsprechend werden keine weiteren Einstellungen mehr vorgenommen, bis sich wieder eine Abweichung ergibt. Während des ausgeglichenen Zustande arbeitet das erfindungsgemäße Steuersystem lediglich als Überwachungsgerät, welches etwaige Änderungen gegenüber dem vorgesehenen Signalpegel festeteilt.

In Pig. 2 sind einige Einzelheiten der erfindungsgemäß vorgesehenen Abweichungs-Signalquellen dargestellt. Das in die Abweichungs-Signalquelle gemäß Fig. 2 einzuführende Eingangssignal kann ein beliebiger Typ einer abgezweigten Spannung oder eines Stromes sein, der von der geregelten Vorrichtung erzeugt wird; in der in Pig. 2 zur Erläuterung der Erfindung dargestellten Ausführungeform ist vorgesehen, daß ein Ofen auf einer konstanten Temperatur gehalten werden soll. Dementsprechend wird das an den Klemmen 20 anliegende Eingangssignal von einem Thermoelement abgeleitet, welches an einer geeigneten Stelle des Ofens angeordnet ist. Ein Widerstand und Klemmen 22 (an denen aus einer geeigneten Stromquelle ein konstanter Strom eingeführt wird) sind ein Teil einer an sich bekannten Kaltlötatellsn-Kompensatlon, wie sie verwendet wird, um bei dem Thermoelement Änderungen der Raumtemperatur an den Leitungsverbindungen außerhalb des Ofens zu korrigieren. Die Ablesung des Thermoelemente kann beeinträchtigt werden durch Änderungen in der Umgebungetemperatur, der die äußeren Leitungen ausgesetzt sind, so daß sioh Fehler abhängig von

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Änderungen in der Raumtemperatur ergeben. Der übliche KaItlötstellen-Kompensator, der Widerstand 21 und die Klemmen 22 einer konstanten Stromquelle enthält, korrigiert diese Änderungen.

Widerstände 23, 24 und 25, welche beispielsweise 1 KOhm, 10 KOhm und 1 Megohm betragen können, dienen als Abgleichwiderstände und haben die Aufgabe, dafür zu sorgen, daß Null Volt an Ausgangsklemme 26 erscheint, wenn das System abgeglichen ist. Kondensatoren 27 und 28 dienen als Filter für Eingangsrauschen. Hochfrequente Rauschsignale gelangen durch die Kondensatoren 27 und 28 zur Erde, so daß sie aus dem System beseitigt werden. Ein Potentiometer 29 dient zur Einstellung des gewünschten Signalpegels des vorgegebenen konstanten Bezugssignals zum Vergleich mit dem Eingangssignal an den Klemmen 20. Der im vorliegenden Beispiel geregelte Ofen wird auf einer Temperatur gehalten, welche durch die Einstellung des Potentiometers 29 festgelegt ist. Der Einstellbereioh des Potentiometers 29 kann durch Verwendung von Eichwideretänden 30 und 31 passend eingestellt werden. Die Speisespannung, welche beispielsweise 6 Volt betragen kann, liegt an Klemme 32.

Wenn das Potentiometer 29 auf die gewünschte Spannung entsprechend der geforderten Ofenbetriebstemperatur eingestellt ist und der Ofen sich auf dieser Temperatur befindet, tritt ein Abweichungssignal "Null" an Ausgangsklemme 26 auf. Es ist jedoch nicht erforderlich, daß der Gleichgewichtspegel null Volt beträgt; hierfür kann jede gewünschte Spannung benutzt werden, und das System kann dementsprechend in üblicher Weise eingestellt werden. Wenn bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Ofentemperatur fällt , wird Klemme 26 negativ; wenn demgegenüber die Temperatur steigt, wird Klemme 26 positiv. Die Spannung an Klemme 26 stellt also den gewünschten Abweichungsaignai-Ausgang aus der Abweichungs-Signalquelle dar, welcher durch Abtaster 3 zum Verstärker 4 gelangt, wie es in Fig. 1 dargestellt ist.

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Das Integrationssystem dient zur Integrierung des gewählten Abweichungssignals und erzeugt ein Ausgangssignal, dessen Pegel dem Betrag der Abweichung des an der gewählten Eingangsklemme eingehenden Eingangssignals von dem konstanten Bezugssignal proportional ist. Wie aus Pig. 1 hervorgeht, tritt das Integrationssystem in Tätigkeit, wenn Schalter 11 geschlossen ist, so daß der Ausgang des Verstärkers 4 durch Abtaster 12 zu demjenigen Integrationsglied H, 15 oder 16 gelangt, welches gewählt ist. Abtaster 12 ist ein dritter Wähler, welcher zwischen Verstärker 4 und den Eingängen der Integrationsglieder eingeschaltet ist, um eines der Integrationsglieder in einem zyklischen Vorgang zu wählen und es mit dem verstärkten Abweichungssignal zu verbinden, welches am Ausgang des Verstärkers erscheint. In der Darstellung nach Fig. ^; gelangt das Signal zu dem Integrationsglied über Eingangs, emme 40. Solange das Signal an Klemme 40 anliegt, wird ein Kondensator 41 geladen bzw. entladen. Der Grad der Aufladung oder Entladung hängt ab von der Einstellung eines Potentiometers 42 und der Größe des Kondei..; .-.tors 41. Um den Grad der Aufladung des Kondensators 41 su andern, kann das Potentiometer 42 passend eingestellt werden. De: Betrag der aufgenommenen Ladung hängt naturgemäß von der gewählten Zeitspannt ab, . rend derer Schalter 11 (Fig. 1) während jedes Aufladezyklus des Integrationsgliedes geschlossen iat. Je nachdem, ob das Eingangssignal an Klemme 40 positiv oder negativ ist, wird Kondensator 41 geladen oder entladen. Wenn während der Anlegimg des Signals die Ladung des Kondensators 41 konstant "bleibt, erschien kein Abweichungssignal in dem Teil des Systems, das während des betreffenden Zyklus überwacht wurde.

Zur Verstärkung des Ladestroms, der den Kondensator 41 lädt, sind Transistoren 43 und 44 vorgesehen, die als Verstärkungstransistoren üblicher Bauart ausgebildet sein können. Die Emitter-Basis-Kaskadenschaltung zwischen den Transistoren 43 und 44 ist bekannt und braucht daher nicht näher erläutert zu werden. Transistor 45 und die mit ihm verbundenen Widerstände 46, 47 und 4ö dienen als Stromverstärker, um den Ausgangsstrom

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zu verstärken, der von dem geladenen Kondensator 41 ausgeht. Eine positive Vorspannung, welche an Klemme 52 anliegt, ist mit dem Emitter des Transistors 45 über Widerstand 46 verbunden. Dieser verstärkte Ausgangsstrom aus dem Kondensator . 41 ist umgekehrt proportional der Ladung auf den Kondensator 41. Der Kollektor des Transistors 451 der mit Klemme 49 verbunden ist, liefert das gewünschte Ausgangsstrom-Signal, welches der ladung auf Kondensator 41 proportional ist. Wenn an Stelle eines Stromausgangs-Signals eine Spannung gefordert ist, kann ein solches Signal zwischen den Klemmen 49 und 50 über Ausgangswiderstand 51 abgenommen werden. Entweder der Ausgangsstrom bei Klemme 49 oder die Ausgangespannung über den Klemmen 49 und 50 stellen das Auegangssignal aus dem System dar, welches verwendet wird, um einen Wandler oder eine andere bekannte Einrichtung derart zu beeinflussen, daß diese die zu regelnde Einrichtung in derjenigen Richtung einstellt, in der das Abweichungssignal zum Verschwinden gebracht wird. Wenn beispielsweise bei der dargestellten Anwendung des erfindungsgemäßen Systeme ein Anwachsen der Ofentemperatur zu einem positiven Abweichungssignal-Ausgang führt, ist das resultierende Ausgangssignal aus dem in Fig. 3 darge-■steilten Integrationsglied beispielsweise mit einem selbsttätigen itegeltransformator verbunden, der eine geringfügige Herab-Hetsung der Temperatur bewirkt. Wenn bei dem nächsten Abtastzyklus immer noch ein positives Abweichungssignal festgestellt wird, wird eine weitere entsprechende Einstellung des gleichen Transformators zur weiteren Herabsetzung der Ofentemperatur durch das Signal aus dem in Mg. 3 dargestellten Integrationsglied veranlaßt. Diese kontinuierliche Einstellung wird fortgesetzt, bis der Ofen die gewünschte Temperatur erreicht hat, und in diesem Zeitpunkt erscheint kein weiteres Abweichungssignal. Das Ausgangssignal aus dem in Pig. 3 dargestellten Integrationsglied ist dementsprechend Null, und ee erfolgt dann Iieine weitere Einstellung.

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Wie aus Fig. 1 hervorgeht, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein zusätzliches Integrationsglied verwendet, welches so geschaltet ist, daß es zusammen mit den anderen Integrationsgliedern durch den Abtaster 12 zum Zweck kontinuierlicher Überwachung der Vorspannung und Einstellung des Verstärkers 4 während eines Teils des Abtastzyklus abgetastet wird. Wenn ein Eingangesignal "Hull" auftritt, ist zu erwarten, daß auch ein verstärktes Ausgangssignal "Null" erzeugt wird. Wenn jedoch der Verstärker eine Abweichung seiner Vorspannungseinstellung erfahren hat und ein positives oder negatives Ausgangssignal liefert, wird ein solches Ausgangssignal von dem Ausgang des Verstärkers 4 zum Abtaster 12 geleitet und von dem Null-Einstellungs-Integrationsglied 16 integriert. Das Ausgangssignal aus dem Integrationsglied 16, welches der Verstärker-Abweichung proportional ist, wird dann in der dargestellten Weise zu dem entsprechenden Vorspannungs-Regeleingang des Verstärkers 4 zurückgeführt, um die Vorspannung in einer solchen Richtung zu beeinflussen, daß der Ausgang wieder zu Null wird. Der Verstärker 4 wird daher bei jedem Arbeitszyklus in der beschriebenen Weise überwacht, um sicherzustellen, daß die gewünsohte Vorspannung vorhanden ist. Das beschriebene Merkmal ermöglicht eine erhebliche Steigerung der Genauigkeit des erfindungsgemäßen Regelsystems.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß das erfindungsgemäße System einen einzigen Verstärker mit höchstem Nutzeffekt verwendet. Durch kontinuierliche Überwachung und Einstellung dieses Verstärkers und durch den Portfall besonderer Vorverstärker für jedes Eingangssignal wird der Störpegel de3 Systems sehr erheblich herabgesetzt und die Genauigkeit erhöht. Selbst wenn das Eingangssignal sehr niedrig ist und in der Größenordnung von etwa 1 Mikrovolt liegt, kann das System Störpegel in der Höhe von 30 Mikrovolt zulassen. Auch dadurch, daß das erfindungsgemäße System in besonders einfacher Weise darstellbar ist und einen erheblich geringeren Aufwand erfordert als Systeme begannber Art, ergibt sich ein beachtlicher

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Fortschritt gegenüber den bisherigen Ausführungsformen.

Die obige Beschreibung bezieht sich auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das im Hinblick auf einen bestimmten Anwendungsfall gewählt war. Die Erfindung kann daher im Rahmen fachmännischen Handelns unter entsprechender Anpassung auch bei geeigneten anderen Anwendungsfällen in vorteil-, hafter Weise Verwendung finden.

Patentansprüche

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Claims

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1. Einrichtung zur Regelung mehrerer Signale unter Verwendung eines einzigen Verstärkers, gekennzeichnet durchs wenigstens eine Bezugsaignalquelle mit einem vorgegebenen konstanten Signalpegel} mehrere Abweichungs-Signalquellen zum Vergleichen jedes an den Eingangsklemmen eingehenden Signals mit dem Signalpegel einer Bezugssignalquelle und zur Erzeugung eines Abweichungssignals, welches der Abweichung des an der Eingangsklemme eingehenden Signalpegels von dem vorgegebenen konstanten Signalpegel der Bezugssignalquelle proportional ist} einen ersten Wähler, welcher mi^ dem Ausgang jeder der Abweichungs-Signalquellen gekoppelt ist, um in einem zyklischen Vorgang jeweils ein solches Abweichungssignal aus einer der Abweichungs-Signalquelle zu wählen; eine Kopplung zum unmittelbaren Anlegen des gewählten, unverstärkten Abweiohungssignals an den Verstärker; eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung des Pegels des gewählten Abweichungssignals am Ausgang des Verstärkers; und eine Einrichtung zur Eine teilung des entsprechenden, zu regelnden Signals um einen Betrag, welcher dem überwachten Abweichungssignal proportional ist, eo daß in einem zykliroher) Vorgang jedes der zu regelnden Signale auf einer konstanten Höhe proportional einer konstanten Signalquelle gehalten wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Bezugssignalquellen vorhanden sind, und zwar eine fur jedes Eingangssignal.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Schalter vorhanden ist, welcher Verstärker und Wähler derart koppelt bzw. entkoppelt, daß der Verstärker während des Portschaltens des Wählers entkoppelt ist, so daß Ausgleichssignale, die durch das Portschalten verursacht sind, eliminiert werden.

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4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung ein Integrationsglied zur Integrierung des gewählten Abweiohungssignals am Ausgang des Verstärkers und zur Erzeugung eines Signalpegels aufweist, welcher proportional dem Betrag der .Abweichung des an der gewählten Eingangsklemme eingehenden Signals von dem der Bezugssignalquelle ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein zweiter Wähler vorhanden ist, welcher zwischen dem Verstärker und dem Eingang jedes der Integrationsglieder eingeschaltet ist und in einem zyklischen Vorgang jeweils eins der Integrationsglieder wählt und mit ihm das aus dem Verstärker ausgehende verstärkte Abweiohungssignal verbindet.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Einsteileinrichtung vorhanden ist, welche die Verstärkung des Verstärkers beeinflußt, wenn eine gewählte Verstärker-Einstellungssohaltung damit verbunden ist, und ein zweiter Wähler, welcher die Verstärker-Einstellungsschaltung, die mit der durch den ersten Wähler gewählten Abweiohungs-Signalquelle zusammenarbeitet, mit dem Verstärker verbindet und dadurch die Verstärkung des Verstärkers derart wählt, daß sie dem zu regelnden gewählten Signal entspricht.

7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Einrichtung zur Erzeugung und Weiterleitung eines Null-Eingangssignals zu dem Verstärker vorgesehen ist, und eine Einstelleinrichtung vorhanden ist, welche den Auegang des Verstärkers derart beeinflußt, daß ein Null-Ausgangssignal bei Vorhandensein eines Null-Eingangssignals erzeugt wird, und ein zusätzliches Integrationsglied vorhanden ist, welches in einem zyklischen Vorgang zusammen mit den anderen Integrationsgliedern gewählt werden kann und mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden wird, wenn ein Null-Eingangssignal am Eingang des Verstärkers eintrifft, wobei das zusätzliche Integrationaglied

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einen Signalpegel erzeugt, welcher proportional dem Ausgang des Verstärkers ist, wenn ein Null-Eingangssignal erscheint, und wobei die Einstellung der Vorspannung bei dem Verstärker derart erfolgt, daß ein Null-Ausgang erzeugt wird, wenn ein Abweiohungssignal aus dem zusätzlichen Integrationsglied eingeht.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich vorhanden sind: eine Einstelleinrichtung zur Einstellung der Verstärkung des Verstärkers, wenn ein gewählter Verstärker-Einstellkreis mit ihm verbunden ist; ein zweiter Wähler zur Verbindung der Verstärker-Einstellschaltung, welche mit der von dem ersten Wähler gewählten Abweichungs-Signalquelle zusammenarbeitet, mit dem Verstärker, um die Verstärkung des Verstärkers derart einzustellen, daß sie dem zu steuernden gewählten Signal entspricht; mehrere Integrationsglieder zur Integrierung des gewählten Abweichungssignals am Ausgang des Verstärkers, wobei jeweils ein Integrationsglied einer Abweichungs-Signalquelle entspricht, und welch=? einen Signalpegel erzeugen, der proportional der Abweichung des an :er gewählten Eingangequelle eingehenden Signals von der 3ezugs-;;igria^quelle ist; einer dritter ■V'äh.er, welcher zwischen den Verstärker und den Siru-anger. tier Integrationsglieder eingeschaltet ist und in e_: e= .iyk^ischen Vorgang jeweils eines der Integrationsglieder Wd:„: and es mit dem verstärkten Abweichungssignal aus dem Verstark-" verbindet; und einen Schalter zur Kopplung und Entkopplung les Verstärkers mit bzw. von dem Wähler, derart, daß der Te.-stärker während der Bewegung des Wählers entKoppelt ist und durcn den Schaltvorgang verursachte Ausgleichssignale eliminiert werden.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Zuführung eines Null-äingangssignals zu dem Verstärker vorhanden sind, und der Verstärker derart eingestellt werden kann, daß er ein Null-Ausgangssignal bei Vorliegen eines Null-Eingangs sign al s liet'ert, una ein zusätzliches Integrationsglied in die zyklisch "J . :ti.:nai tang der übrigen Intagrations-

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glieder eingeschaltet let, welches mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden ist, wenn ein Null-Eingangssignal an seinem Eingang auftritt, wobei das zusätzliche Integrationeglied einen Signalpegel liefert, welcher dem Ausgang des Verstärkere proportional ist, wenn ein Null-Eingangssignal anliegt, wobei die Vorspannungseinstellung des Verstärkers zur Erzeugung eines Null-Ausganges beeinflußt wird, wenn ein Abwelchungssignal aus dem zusätzlichen Integrationsglied eingeht.

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