DE1588777C3

DE1588777C3 - Mit einem Einstell- und einem Nachlaufpotentiometer versehene selbstabgleichende Brückenschaltungsanordnung

Info

Publication number: DE1588777C3
Application number: DE19671588777
Authority: DE
Inventors: Helmut 8000 Muenchen Gentz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-09-28
Filing date: 1967-09-28
Publication date: 1976-01-08
Also published as: DE1588777B2; DE1588777A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit einem Einstell- und einem Nachlaufpotentiometer versehene, selbstabgleichende Brückenschaltungsanordnung, bei welcher die eine Diagonale durch eine Verbindung vom Abgriff des Einstellpotentiometers über einen Verstärker und einen Stellmotor zum über eine Drehachse angetriebenen Schleifkontakt des Nachlaufpotentiometers und die andere Diagonale durch eine Gleichspannungsquelle gebildet ist und bei welcher die Achse des abhängig von der jeweiligen Stromrichtung links bzw. rechts laufenden Stellmotors mit der Drehachse des Nachlaufpotentiometers mechanisch verbunden ist, das zur Erzielung spezieller Widerstandskennlinien aus einer Anzahl von in Serie zueinander geschalteten Teilwiderständen besteht, deren Verbindungspunkte zu je einer Kontaktbahn herausgeführt sind, die voneinander isoliert, nach Art eines Kollektors zu einer Kontaktschleifbahn nebeneinander gefügt sind, auf welcher der vom Stellmotor angetriebene Schleifkontakt geführt ist. Eine solche Brückenschaltungsanordnung ist in der DT-AS 10 83^907 beschrieben. Als Verstärker dient dort ein

Relais. Der Verstärker schaltet den Motor bei einer bestimmten Eingangsspannung ein oder aus. Die Brückenspannung, welche die Eingangsspannung des Verstärkers bestimmt, soll in der Nähe der Nullstellung einen Verlauf haben, der dem Verstärker bereits bei geringer Verschiebung des Schleifkontakts des nachzustellenden Potentiometers ein sicheres Umschalten ermöglicht. Da der Schleifer den Widerstand des nachzustellenden Potentiometers von einer Kontaktbahn zur benachbarten Kontaktbahn abgreift, ändert sich die Spannung stufenförmig.

Hätten das Einstell- und das Nachlaufpotentiometer stufenlos verlaufende Kennlinien, so daß das Nachlaufpotentiometer kontinuierlich arbeiten würde, so könnten sie stets bezüglich ihrer Schleiferstellung so in Übereinstimmung gebracht werden, daß die Brükkenspannung den Wert Null annimmt.

Ein solches kontinuierlich arbeitendes Nachlaufpotentiometer läßt sich jedoch nicht in jedem Fall verwenden. Ist nämlich für die Verstellung des durch

4°' den Stellmotor angetriebenen Steuerelementes, z. B. des Abstimmkondensators eines elektrischen Resonanzkreises, eine dem Steuerelementverhalten über dessen Aussteuerbereich analoge Widerstandsfunktion des Nachlaufpotentiometers erforderlich, so muß ein Potentiometer eingesetzt werden, das sich ohne weiteres anpassen läßt. Die spezielle Kennlinie läßt sich durch die Hintereinanderschaltung von ausgewählten Widerständen genauestens erzeugen, was mittels eines kontinuierlichen Drehpotentiometers über einen größeren Widerstandsbereich mit Sicher-.heit nicht möglich ist. Insbesondere läßt sich durch Austauschen von einzelnen Widerständen auch nachträglich noch eine Korrektur des Widerstandsverlaufs herbeiführen, sofern sich herausstellt, daß die Schaltung im endgültigen Einsatz vom berechneten Verhalten abweicht.

Bei einer stufenförmigen Kennlinie des Nachlaufpotentiometers läßt sich aber die Brückenspannung Null nur erreichen, wenn der Schleifkontakt des Ein-Stellpotentiometers auf einen Wert eingestellt wird, der am Nachlaufpotentiometer auch abgegriffen werden kann. Stellt man dann den Schleifkontakt des , Nachlaufpotentiometers auf eine benachbarte Kontaktbahn, so ändert sich die Brückenspannung um einen bestimmten Betrag, welcher durch das Widerstandsverhältnis zwischen dem zwischen zwei Kontaktbahnen liegenden Widerstand und den Gesamtwiderstand des Nachlaufpotentiometers vorgegeben

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ist. Die Größe dieser Spannungsänderung soll im _ / Rts _ Rte \ _ _n

weiteren als Kontaktbahnspannung bezeichnet wer- ^Ba \R~_S R_E ) ~ '
den.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einfacher Weise das Nachlaufpotentiometer derart wei- 5 ^dann ist nach Verschieben des Schleifkontaktes in die ter zu bilden, daß sich zusätzliche Zwischenschritte Stellung b die Brückenspannung U_B
der Brückenspannung ergeben.

Dies wird gemäß der Erfindung, bei einer selbst- _ / R_TS Rte \

abgleichenden Brückenschaltungsanordnung der ein- ^Bb ~ I^ __r ^ J ·

gangs genannten Art dadurch erreicht, daß der an io ^s ^B '
den Kontaktbahnen (B) des Nachlaufpotentiometers

angreifende Schleifkontakt (5) und die Kontaktbah- r — kurzgeschlossener Einzelwiderstand,
nen (B) derart ausgeführt sind, daß beim Verschie- Gemäß der vorher gegebenen Definition ist diese ben des Schleifkontakts (S) in einer Richtung immer Spannung U_B der Schrittspannung gleichzusetzen. Beabwechselnd eine Kontaktbahn (B) und dann zwei 15 trägt z. B. die Speisespannung U 100 Volt und die nebeneinanderliegende Kontaktbahnen elektrisch Anzahl η der Einzelwiderstände r_x bis r„ 50, dann hat kontaktgebend vom Schleifer (5) berührt sind und bei linearer Widerstandslinie die Schrittspannung U_B daß diese beiden sich abwechselnden Zustände etwa den in Fig. 2 angegebenen Verlauf, wobei an der die gleiche Wegstrecke des Schleifkontakts (S) ein- Ordinate die Schrittspannung U_Bb und an der Abszisse nehmen. Eine Überdeckung von zwei Kontaktbahnen 20 sowohl die Kontaktbahnen B als auch die entsprebedeutet den Kurzschluß des zwischen diesen Kon- chenden Widerstandswerte R aufgetragen sind. Die taktbahnen liegenden Widerstandes, wodurch sich obere horizontal verlaufende Gerade stellt die Konder Gesamtwiderstand des Nachlaufpotentiometers taktbahnspannung dar. Die Spannung zwischen zwei und damit das Verhältnis zwischen dem abgegriffenen Kontaktbahnen B, die bei linearer Widerstandskenn-Widerstand und dem Gesamtwiderstand ändert. Da- 25 linie des Nachlaufpotiometers über den ganzen Bemit nimmt die Brückenspannung bereits einen von reich konstant ist, wird von der Schrittspannung nur Null verschiedenen Wert an. Dadurch, daß die Über- in der Bereichsmitte in zwei gleichgroße Spannungsdeckung von zwei Kontaktbahnen über eine gewisse schritte α und b, die den Stellungen α und b zugeord-Wegstrecke des Schleiferkontaktes, bei dessen Ver- net sind, unterteilt. Der Unterschied zwischen den Schiebung erhalten bleibt, erhält man einen praktisch 30 beiden Spannungsschritten α und b nimmt proportioverwertbaren Zwischenschritt. Die Größe dieser Span- nal zum Abstand von der Bereichsmitte zu, bis die nungsänderung soll als Schrittspannung bezeichnet Schrittspannung an den Bereichsgrenzen schließlich werden. Ist die Schrittspannung größer als die Schalt- den Wert Null annimmt. Der Verstärker V kann den spannung des Verstärkers, so wird der Motor bereits nachfolgenden Motor nur ausschalten, wenn die eingeschaltet, wenn der Schleifer um eine halbe Kon- 35 Brückenspannung U_B kleiner ist als die Schaltspantaktbahnteilung von der Nullstellung wegbewegt wird. nung des Verstärkers V. Sind die Schaltspannungen

Die Erfindung und weitere Einzelheiten werden an beim vorher genannten Zahlenbeispiel + 0,5 Volt

Hand von zwei, in vier Figuren dargestellten Aus- und — 0,5 Volt, dann muß der Schleifkontakt S

führungsbeispielen näher erläutert. von einer der Kontaktbahnen B eine in diesem Be-

F i g. 1 zeigt eine selbstabgleichende Brückenschal- 40 reich liegende Brückenspannung U_B abgreifen. Sind

tung ohne Vorwiderstände in den Brückenzweigen, es mehr als eine Kontaktbahn, dann vergrößert sich

Fig. 2 deren Schrittspannung in Abhängigkeit von der Einstellfehler entsprechend. Hat keine Kontakt-

der Schleifkontaktstellung des Nachlaufpotentiome- bahn diese Spannung, dann wird der Motor nicht

ters, abgeschaltet, sondern immer wieder umgeschaltet.

F i g. 3 eine Brückenschaltung mit Vorwiderstän- 45 Der Motor pendelt. Hieraus folgt für die Schrittspan-

den in den Brückenzweigen und nung die Bedingung: Schaltspannung <C Schrittspan-

F i g. 4 deren Schrittspannung in Abhängigkeit von nung < 2 · Schaltspannung.

der Schleifkontaktstellung des Nachlaufpotentiome- Bei dem in F i g. 2 angenommenen Fall der linea-

ter. ren Bestückung des Nachlaufpotentiometers ist dies

In F i g. 1 bedeuten: R₅ den Gesamtwiderstand des 50 theoretisch bis zu einem Schrittspannungsverhältnis

Nachlaufpotentiometers, welches aus in Serie geschal- Spannungsschritt a/Spannungsschritt b = 2
teten Emzelwiderstanden T₁ bis r_n besteht, R_E den Gesamtwiderstand des Einstellpotentiometers, U die der Fall. In F i g. 2 ist dieser Bereich durch die geSpeisespannung in der einen Brückendiagonale, U_B strichelten Linien begrenzt. Praktisch wird man hier die an den Eingangsklemmen eines Verstärkers V 55 noch einen Sicherheitsabstand in Rechnung setzen,
auftretende Brückenspannung, R_TS den abgegriffenen Soll der Einstellbereich der Potentiometer nicht Teilwiderstand am Nachlaufpotentiometer und R_TB nur zu 25% ausgenutzt werden, so ist die Brückenden abgegriffenen Teilwiderstand am Einstellpoten- schaltung nach F i g. 3 vorzusehen. Im Gegensatz zu tiometer. Von jedem Verbindungspunkt zwischen den der Anordnung nach Fi g. 1 erhalten hier das Nach-Einzelwiderständen r₁ bis r„ sowie den äußersten An- 60 laufpotentiometer und das Einstellpotentiometer je Schlüssen des Nachlaufpotentiometers ist eine Ver- zwei gleich große Vorwiderstände R_vs und R_VE. Für bindungsleitung zu parallel und zueinander isoliert die beiden Potentiometer wird dann nur noch derangebrachten Kontaktbahnen B vorgesehen. Auf die- jenige Teil der an der Speisespannung U liegenden sen Kontaktbahnen B gleitet ein Schleifkontakt S, Widerstände benötigt, für den das Schrittspannungswelcher in der Stellung α eine der Kontaktbahnen B 65 verhältnis kleiner als 2 ist.

und in der Stellung b zwei nebeneinanderliegende F i g. 4 zeigt den Unterschied gegenüber dem in

Kontaktbahnen B überdeckt. Ist für die Schleifkon- F i g. 2 dargestellten Verhalten der Anordnung nach

taktstellung α die Brückenspannung U_B Fig. 1. Die beiden VorwiderständeR_vs und R_VE be-

tragen hier jeweils etwa das l,5fache der Potentiometerwiderstände R_E bzw. R₅. Die Speisespannung U beträgt 400 Volt, so daß an den Potentiometern nach wie vor 100 Volt liegen. Dabei ist das größte Spannungsverhältnis alb = 1,66. Für den Fall, daß die Spannung zwischen den Kontaktbahnen nicht konstant bleibt, ist also noch eine Reserve vorhanden.

Ein Anwendungsfall ist beispielsweise dann gegeben, wenn eine derart aufgebaute Abgleichbriickenschaltung zur selbsttätigen Grobeinstellung der Frequenz für mehrere motorisch angetriebene Abstimmschwingkreise in Sende- und/oder Empfangsanlagen benutzt werden soll. Ein mit jeweils einem der Schwingkreise getrieblich gekoppeltes Nachlaufpotentiometer ist in der Brückenschaltung mit einem Einstellpotentiometer verbunden, an dem die gewünschte Frequenz eingestellt wird. Um am Einstellpotentiometer eine lineare Frequenzeinteilung zu erhalten, ist die Widerstandskennlinie des Schwingkreispotentiometers der Frequenzkurve des Schwingkreises angepaßt. Die Widerstandskennlinie wird z. B. durch Hintereinanderschalten mehrerer Widerstände ίο erzeugt. Jeder Verbindungspunkt ist dann an eine Kontaktbahn geführt, und der Schleifkontakt überdeckt dann beim Verschieben abwechselnd eine Lamelle und zwei Lamellen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mit einem Einstell- und einem Nachlaufpotentiometer versehene, selbstabgleichende Brükkenschaltungsanordnung, bei welcher die eine Diagonale durch eine Verbindung vom Abgriff des Einstellpotentiometers über einen Verstärker und einen Stellmotor zum über eine Drehachse angetriebenen Schleifkontakt des Nachlaufpotentiometers und die andere Diagonale durch eine Gleichspannungsquelle gebildet ist und bei welcher die Achse des abhängig von der jeweiligen Stromrichtung links bzw. rechts laufenden Stellmotors mit der Drehachse des Nachlaufpotentiometers mechanisch verbunden ist, das zur Erzielung spezieller Widerstandskennlinien aus einer Anzahl von in Serie zueinander geschalteten Teilwiderständen besteht, deren Verbindungspunkte zu je einer Kontaktbahn herausgeführt sind, die voneinander isoliert, nach Art eines Kollektors zu einer Kontaktschleifbahn nebeneinander gefügt sind, auf welcher der vom Stellmotor angetriebene Schleifkontakt geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der an den Kontaktbahnen (B) des Nachlaufpotentiometers, angreifende Schleifkontakt (5) und die Kontaktbahnen (S) derart ausgeführt sind, daß beim Verschieben des Schleifkontakts (S) in einer Richtung immer abwechselnd eine Kontaktbahn (B) und dann zwei nebeneinanderliegende Kontaktbahnen elektrisch kontaktgebend vom Schleifer (5) berührt sind und daß diese beiden sich abwechselnden Zustände etwa die gleiche Wegstrecke des Schleifkontakts (S) einnehmen.

2. Selbstabgleichende Brückenschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbahnen (B) aus nebeneinander auf einer Isolierplatte angebrachten Lamellen bestehen.

3. Selbstabgleichende Brückenschaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Endanschlüssen des Einstellpotentiometers (R_E) und an beiden Endanschlüssen des Nachlaufpotentiometers (R₅) jeweils ein Vorwiderstand (R_VE, R_vs) angeschaltet ist.

4. Selbstabgleichende Brückenschaltungsanordnung nach" einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung zur motorischen Grobabstimmung von elektrischen Schwingkreisen in Sende und/oder Empfangsanlagen mehrere Nachlaufpotentiometer vorgesehen, sind, welche jeweils mit den Antriebsvorrichtungen der abstimmbaren Schwingkreise mechanisch gekoppelt sind.

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5. Selbstabgleichende Brückenschaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandskennlinie des Nachlaufpoten- ■ tiometers, d. h. des mit dem Schwingkreis mechanisch gekuppelten Potentiometers, der Frequenzkurve des betreffenden Schwingkreises angepaßt ist.