-
Anordnung zur analogen Differenzbildung zweier Zählerstände beliebiger
Stellen-. zahl Bei digitalen Wegregelungen mit einem absoluten digitalen Wegmeßsystem
oder digitalisierten analogen Meßsystem und absoluter Sollwertvorgabe muß zur.Bildung
des Führungssignals für die Wegregelung die Differenz zwischen Soll- und Istwert
ermittelt werden. Die Differenzbildung kann digital oder analog erfolgen. Die digi,
tale Differenzbildung kann beispielsweise durch Auszählen der Differenz der Zählerstände
vorgenommen werden, was aber den Nachteil einer relativ längen Rechenzeit hat. Es
wurde auch schon ein
statischer Differenzbildner vorgeschlagen,
der die Differenz zwischen dem Zählerstand des lstzählers und dem Zählerstand
des
Sollspeichers auf digitale Weise ermittelt. Dieser statische Differenzbildner
benötigt zwar eine sehr kurze Rechenzeit, hat aber wiederum den Nachteil, daß der
Aufwand für die Anordnung recht erheblich ist. Beiden Verfahren ist geneinsam, da13
die in digitaler Form vorliegende Differenz mittels eines-Digital-Analog-Wandlers
in eine analoge Form umgesetzt werden_muB.
-
Erheblich weniger Aufwand erfordert eine rein analoge Differenzbildung.
Bei diesen Verfahren wird die Wertigkeit der einzelnen Binärstellen durch Widerstandsgewichte
nachgebildet. Dieses Verfahren ist aber in den meisten Fällen nicht brauchbar, da
die Genauigkeit der Umsetzung, insbesondere bei größerer Stellenzahl nicht ausreicht.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur analogen
Differenzbildung zweier Zählerstände beliebiger Stellenzahl zur Bildung eines Führungssignals
für eine digitale Wegregelung zu schaffen, die einfach und übersichtlich im Aufbau
ist, wie eine Anordnung mit reiner analogen Differenzbildung und doch der Genauigkeit
der digitalen Differenzbildner nicht nachsteht. Die Anordnung gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Dekade für sich eine analoge Differenzbildung
mit Widerstandsgewichten in der Weise vorgenommen wird, daß nur .in der oder den
letzten Dekaden ein der Abweichung entsprechendes linear analoges Führungssignal
gebildet wird, während in den höheren Dekaden ab einer bestimmten Abweichung das
maximale Führungssignal
gegeben wird. Dies wird dadurch erreicht,
daß jeder der höheren-Dekaden zur Bildung des maximalen Führungssignals ,zwei Schwellwertfühler
mit Dreipunkt-verhalten nachgeschaltet sind, wobei der eine bei einer Abweichung
von größer als + eine Einheit zur Bildung eines vorzeichenrichtigen Übertrages
auf die nächste Dekade dient, während der andere bei einer Ab-
weichung von
größer als + zwei Einheiten das maximale Führungssignal auslöst.
-
An Hand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
-
Fig. 1 zeigt eine Prinzipschaltung des erfindungsgemäßen.analogen
Differenzbildners und Fig.,2 das Führungssignal in Abhängigkeit von der Größe der
Abweichung. .
-
Xit*1 ist die h-te Dekade und mit 2 die (n-1)-te Dekade eines
nur zum Teil dargestellten Sollspeichers bezeichnet. Der Aufbau der
einzelnen Dekaden ist praktisch bis zur dritten Dekade gleich. Die beiden
letzten Dekaden sind mit 4 und 5 bezeichnet. Jeder Dekade des Sollspeichers ist
eine entsprechende Dekade eines Istzählers zugeordnet. Sie sind mit 6, 719 und 10
bezeichnet. Der Sollspeicher und der Istzähler sind vorzugsweise als Binärzähler
aufgebaut. In dem gewählten Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Dekaden nach
dem Aiken-Code aufgebaut, der bekanntlich die Wertigkeitsstufen 0, 1, 2, 4, 2 aufweist.
Den vier Binärstufen jeder Dekade sind Widerstandsgewichte 3 bzw. 8 entsprechend
der Wertigkeit der jeweiligen Stellen innerhalb der Dekade zugeordnet. Die Widerstände
sind vorzugsweise umgekehrt proportio-,
näl diesen Werten gewählt,
so daß die Einzelströme diesen Wertigkeiten entsprechen. Die Schaltung ist hierbei
so getroffen, .däß die Soll- und Istseite unterschiedliches Vorzeichen haben. Den
höheren Dekaden 1 und 2 bzw. 6 und 7 sind zwei Schwellwertfühler 11, 12 bzw. 13,
14 zugeordnet. Die entsprechenden Schwell-e
wertfühler der dritten Dekade
sind mit 15 und 16 bzeichnet. Die Schwellwertfühler haben Dreipunkt-Verhalteh. Die
Schwell-Wertfühler 11, 13,15 sind so ausgelegt, daß sie bei einer Abweichung größer
als + eine Einheit ansprechen und ein entsprechendes Signal für die folgenden Dekaden
zur Verfügung stellen.
-
Sie dienen zum vorzeichenrichtigen Übertrag für die nächst
niedrige
Dekade und stellen der nächsten Dekade somit einen Betrag mit dem
Gewicht + 10 zur Verfügung. Die Schwellwertfühler 12,. 14; 16 sind so ausgelegt,
daß sie bei einer Abweichung größer als ± F zwei Einheiten anspeechen. Diese-Schwellwertfühler
geben bei Ab-
weichungen, die größer als + zwei Einheiten sind, für
die nachfolgenden Dekaden einen Sperrbefehl. Durch diesen Sperrbetehl'-wird
außerdem der Schwellwertfühler 15 der dritten Dekade in die , Stellung
+1 oder -1 gesetzt und ein Widerstandsgewicht 100 ent-
sprechend einem Strom
+ 100 Einheiten eingeschaltet. ltit 17 und 18
sind die entsprechenden
Widerstandseinheiten bezeichnet. Der gleiche
Vorgang wiederholt sich, 'wenn,
die jeweilige Dekade abgeglichen ist und eine der nachfolgenden Dekaden eine größere
Abweichung als.
-
zwei Einheiten hat.
-
Bei der erster. und zweiten Dekade 5 und 4 bzw. 10 und 9 ist
jeder
Binärstufe ein Umkehrgatter 19 bzw. 20 nachgeschaltet. Solange der Schwellwertfühler
16 der dritten Dekade eine Abweichung größer.
als
+ 2 meldet, werden die Binärstufen der ersten und zweiten Dekade durch die Umkehrstufen
19 und 20 gesperrt. Sobald dieser Schwellwert unterschritten wird, werden die Widerstandsgewichte
der zweiten und ersten Dekade freigegeben. Damit entsteht ein analoges-Führungssignal
am Ausgang, das vom maximalen Betrag linear bis zur Abweichung Null entsprechend
Fig. 2 abfällt. Wie diese Fig. erkennen läßt, erfolgt bei einer Abweichung größer
als 100 Einheiten ein konstantes maximales Führungssignal. Falls 100 Einheiten für
das Einführen in die Position nicht ausreichen, kann durch Hinzunahme eines weiteren
Grenzwertmelders in der dritten Dekade der Bereich entsprechend erweitert werden.
-
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann-die Differenz von Zählerständen
beliebiger Stellenzahl mit stets derselben Genauigkeit gebildet werden. Die Schaltungsanordnung
kann je nach den Genauigkeitsanforderungen entsprechend abgeändert werden. Beispielsweise
kann die Anordnung so getroffen sein, daß das der Abweichung proportionale analoge
Führungssignal nur in der ersten Dekade abge-' geben wird. In -.diesem Falle müßte
die zweite Dekade dann die Funktion der in Pig. 1 dargestellten dritten Dekade übernehmen.
Ferner kann umgekehrt-der analog proportionale Bereich: auch auf die dritte Dekade
ausgedehnt werden. Schließlich kann. die Schaltung noch insofern vereinfacht werden,
daß auf die Einschaltung der Umkehrstufen .19 und 20 in den letzten Dekaden ganz
verzichtet wird. In diesem Falle würde dem maximalen Führungssignal dass von . der
ersten und zweiten Dekade kommende analoge Signal überlagert sein. Sollte dieses
überlagerte Signal doch unerwünscht sein,
. so.kann es noch durch
Dioden in Schwellwertschaltung in Verbindung mit einer Gegenspannung am Ausgang
21 der Anordung unterdrückt wer-
den.
-
Die Genauigkeitsanforderungen an die Widerstandsgewichte der einzelnen
Dekaden sind gering: Sie betragen bei den Dekaden mit Übertragsbildung ± 5 %, bei
den übrigen Gewichten + 10 9& maximal. Bei der dritten Dekade liegt die Toleranz
für das Übertragsgewicht bei + 0,5 %,@für die-Widerstandsgewichte der zweiten
Dekade
werden maximal + 1 % und für die der ersten.Dekade + 10 % verlangt.