DE1638027C - Automatischer Verstärkungsregler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen integrierenden, stufen- den Zeit ein entgegengesetzter Stellschritt ausgelöst weise arbeitenden, automatischen Verstärkungsregler, ao wird. Bei dieser Regelanordnung ist vorgesehen, durch der als Regelspeicher einen schrittweise mit Steuer- hierfür besonders vorgesehene Mittel bei erstmaligem impulsen magnetisierbaren Transfluxor enthält. Nulldurchgang des Fehlers oder in der Nähe vor dem Im allgemeinen werden automatische Verstärkungs- Nulldurchgang desselben den gespeicherten Stellregler bei Trägerfrequenzsystemen entweder auf Zwi- schritt auszulösen. Eine derartige Regelanordnung, bei schenstationen oder am Ende einer Strecke eingesetzt as der an Stelle eines einzigen SteHschrittes zwei Stell- und dienen dazu, Änderungen z. B. der Leitungs- schritte erfolgen, kann sich für automatische Verstärdämpfung infolge von Temperaturschwankungen usw. kungsregler als zu aufwendig erweisen,
und damit Pegeländerungen in den Sprechkanälen Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine auszugleichen. Von der Sendeseite wird deshalb ein durch die magnetischen Eigenschaften des Trans-Pilotton mit konstanter Frequenz und Amplitude auf 30 fluxors auftretende erwünschte Vergrößerung der der Sendeseite des Systems eingespeist. Auf der Regelschritte bei Richtungsumkehr weitgehend zu ver-Empfangsseite dient die Pilotamplitude zur Steuerung meiden.

der automatischen Verstärkungsregler. Solche Regler Gemäß der Erfindung wird der Verstärkungsregler werden als pilotgesteuerte Verstärkungsregler bezeich- zur Lösung dieser Aufgabe derart ausgebildet, daß net. 35 die Steuerimpulse über einen Speicherkern, dessen Vom Arbeitsprinzip her lassen sich die pilot- Koerativstrom kleiner als der des Transfluxors ist, gesteuerten Verstärkungsregler in zwei Gruppen ein- derart geführt sind, daß der Speicherkern bei Umkehr teilen: Proportionalregler und Integrationsregler. der Regelrichtung ummagnetisiert wird. Dabei wird Die hier beschriebene Erfindung bezieht sich auf mit Hilfe des Speicherkernes, der das Produkt aus Regler der letzten Gruppe, genauer mit einem inte- 40 Spannung und Zeit des nach der Regelrichtungsgrierenden, stufenweise arbeitenden Regler. Bei dieser umkehr auf den Transfluxor gelangenden ersten Art automatischer Verstärkurgsregler wird der Pilot- Schreibimpulses steuert, auf besonders einfache Weise pegel in gleichmäßigen Zeitintervallen gemessen. Wird selbsttätig ein Signal aus der Regelrichtungsumkehr der Ausgangspegel gegenüber einem Bezugswert um zur Steuerung des darauffolgenden ersten Regelmehr als einen vorgegebenen, konstanten Betrag ver· 45 Schrittes abgeleitet, derart, daß sich ein Totbereich ändert, wird die Verstärkung im Moment der Messun- schmaler als der größte Regelschritt realisieren läßt, gen stufenweise so lange um gleichmäßig große Es ergibt sich dabei der Vorteil, daß die Totbereich-Schritte verändert, bis die Abweichung vom Bezugs- breite der Größe eines normalen Regelschrittes angewert kleiner ist als der vorgegebene Betrag. paßt werden kann, unabhängig von dem durch die Der größte Vorteil dieser Reglerart besteht darin, 50 Hysteresekurve des Transfluxors verursachten überdaß bei Ausfall des Pilots derjenige Verstärkungsgrad großen Regelschritt im Moment der Umkehr der beibehalten wird, der sich kurz vor dem Ausfall einge- Regelrichtung.

stellt hatte. Diese Wirkung läßt sich mit Hilfe der vor- Es ist bereits eine Regelanordnung bekannt (deutgenannten Proportionalregler nicht ohne weiteres er- sehe Auslegeschrift 1 071 816), bei der an Stelle eines zielen. 55 einzigen Regelschrittes jeweils zwei Stellschritte vorge-In einem elektronischen Speicher gehen die ein- nommen werden, so daß sich jedesmal die Richtung gegebenen Werte bei Ausfall der Versorgungsspannung der Verstellung umkehrt. Bei dieser Regelanordnung jedoch verloren. Um dies zu vermeiden, ist es erforder- dient der zweite Stellschritt jeweils dazu, eine im Hinlich, Magnetkerne in die elektronischen Speicher ein- blick auf eine möglichst schnelle Fehlerbeseitigung zuzusetzen. 60 nächst gewollt größer als notwendig gemachte Ver-Besonders geeignet ist der Transfluxor, da er nicht stellung auf das notwendige Maß zurückzuführen, von einer Versorgungsspannung abhängig ist. In einer Das Problem, bei einer Umkehr der Regelrichtung vorbekannten Einrichtung zur Piiotregelung von den zweiten Stellschritt klein zu halten, liegt bei dieser Trägerfrequenz-Verstärkern, bei der als Speicher im Regelanordnung nicht vor.

Regelkreis ein Transfluxor dient, wird der Trans- 65 Die Erfindung wird an Hand des in F i g. 7 dar-

fluxor mit Spannungsimpulsen verstellt (»Nachrichten- gestellten Ausführungsbeispieles und der in den

technische Zeitschrift«, Jg. 19, 1966, H. 10, S. 569 F i g. 2 bis 6 und 8 gezeigten Diagramme näher er-

bis 573). Als Regelglied dient dabei ein Heißleiter. läutert. Es zeigt

Fig. 1 das Arbeitsprinzip eines stufenweise ar- klein und gleichmäßig sind, soweit es die Regeibeitenden Verstärkungsreglers, der als Regelspeicher geschwindigkeit erlaubt

einen Transfluxor enthält, In einer Regelschaltung mit einem Transfluxor als

F i g. 2 die bei stufenweisem Ansteigen des Ein- Speicher wird die Genauigkeit des Regelschrittes

gangspegels auftretenden Ausgaogspegel des Integral- 5 hauptsächlich durch die Kennwerte des Transfluxors

regiere, bestimmt; zur Erzielung genauer und gleichmäßiger

F i g. 3 die Zustandsänderung des Speicherteiles Schritte existieren bereits verschiedene Vorschläge.

durch Schreibimpulse des Transfluxors, Solange die Regelung nur in einer Richtung erfolgt,

F i g. 4 das Auftreten von periodischen Regel- reicht die mit den bekannten Verfahren erzieJbare

Schwankungen infolge eines zu großen Regelschrittes io Genauigkeit aus.

im Moment der Umkehr der Regelrichtung, Es ist ferner bereits bekannt, daß bei Umkehrung

F i g. 5 und 6 verschiedene Ausgangspegel für den der Regelrichtung mehrere der gleich darauffolgenden Fall, daß der erste Regelschritt nach Umkehr der Regelschritte zwei- bis viermal größer als normal sind. Regelrichtung gesteuert wird, Dieses Verhalten läßt sich folgendermaßen erklären

Fig. 7 die Ausführung des Regelteiles zur Steue- 15 (s. dazu Fig. 3): a-b-e-d-e-f-abildet dieΦ-F-Kennrung des ersten Regelschrittes bei der Umkehr der linie (Φ = magnetischer Fluß, F = magnetomoiorische Regelrichtung und ' Kraft), die dann entsteht, wenn die Umgebung der

F i g. 8 die Veränderung der Spannungszeitfläche großen öffnung des Transfluxors durch eine große der Schrittimpulse für die in F i g. 7 dargestellte Amplitude erregt wird. Die Form dieser Hysterese-Schaltung, jo kurve ist rechteckig. An dieser Φ-F-Kennlinie arbeitet F i g. 1 zeigt das Arbeitsprinzip eines stufenweise die Regelung entweder im unteren oder im oberen arbeitenden, integrierenden, automatischen Verstär- Teil von der F-Achse. Im folgenden wird auf die obere kungsreglers, nachfolgend kurz Integralregler genannt, Hälfte näher eingegangen.

der als Regelspeicher einen Transfluxor enthält. Im Der jeweilige Zustand des Transfluxors, der als

Regel- und Verstärkerteil 1 wird das von Klemme 16 95 Kriterium für die Regelung dient und den Heizstrom kommende Eingangssignal verstärkt. Dabei wird der des Heißleiters und damit den Verstärkungsgrad fest-Pilotstrom am Ausgang 17 so geregelt, daß er dem legt, wird seinerseits bestimmt durch die Lage auf der Betrag des Bezugssignals mit einer Toleranz ±B ent- Achse. Zur Erzielung gleichmäßiger Regelschritte muß spricht. ±B ist eine zulässige Pegelabweichung, auch jeder Schreibimpuls einen immer gleich großen Schritt Totbereich genannt. Im allgemeinen wird als Regel- 3° entlang der Φ-Achse auslösen. Erreicht ein Schreibglied ein Heißleiter benutzt, wobei dessen Warm wider- impuls mit dem Produkt Spannung mal Zeit < EAt stand vom Heizstrom geregelt und die Verstärkung · den Speicher im Zustand g, wird dieser über Route T₁ durch Änderung des Warmwiderstandes geregelt wird. von g nach h geändert. Der Abstand zwischen g und ft Ein Teil des vom Regel- und Verstärkerteil 1 abgege- — auf die Φ-Achse übertragen — läßt sich folgenderbenen Ausgangssignals wird über die Leitung 18 dem 35 maßen ausdrücken:

Pilotempfangfteil4 zugeführt, wo das Pilotsignal ge- *, _Λ λ*. * ν λ ί\\

filtert, verstärkt, gleichgerichtet und als dem Pilot- ΦΛ - Φ# = -ΛΦ = - fczJf, U)

ausgangspegel am Ausgang 17 entsprechende Gleichspannung dem Teil 19 zugeführt wird. Ändert sich wobei η die Anzahl der Windungen der Schreibwickdie Gleichspannung in der Vergleichsschaltung 5 über 40 lung ist. Nach Beendigung dieses Vorganges wird der den Wert des Totbereichs hinaus, gibt diese Schaltung Zustand des Speichers über Route r₂ nach 1 gekippt, im Moment des Eintreffens von Abfrage bzw. Takt- die h mit / verbindet. In diesem Falle wird Route r₂ impulsen vom Impulsgeneratorteil 7 Impulse ab, deren unter der Annahme durchlaufen, daß / schon vorher Polarität der Pegeländerung entspricht und die dem auf dem Schritt nach g passiert wurde. Die durch Transfluxor 8 als Schreibimpulse zugeführt werden. In 45 einen einzelnen Schreibimpuls ausgelöste effektive diesem Falle wird das Produkt aus Schreibimpuls- Flußänderung kann also wie folgt ausgedrückt werden: spannung und Impulsdauer normalerweise auf einem . . . _{Λ η}.

konstanten Wert gehalten. Der Schreibimpuls ändert ~^{A 9e}" ~ ^φ* ~~ ^φ«' ^(l)

den magnetischen Fluß in der Umgebung der großen I J0_et(\ ■= \ΔΦ\ —λ <|ΛΦ|. (3)

öffnung 9 des Transfluxors mit dem Ergebnis, daß der 50

wechselnde Fluß einer aus dem Transfiuxorteil 10 λ in Formel (3) steht für die Verringerung der

und den Wicklungen 13 und 14 bestehenden Lese- Flußänderung infolge der Tatsache, daß der Schritt schaltung ebenfalls verändert wird, wodurch der Heiz- von A nach i nicht über einen Weg parallel zur F-Achse, strom des Heißleiters 2 und damit die Verstärkung des sondern über Route r2 erfolgte. Der Wert für * ist Regelverstärkers gesteuert werden kanu. 55 eine Funktion* von Φ und ändert sich mit dem jeweili-

F i g. 2 zeigt die am Ausgang 17 auftretenden gen Zustand des Speichers.

Pegel bei stufenweisem Anstieg des Pilotpegels am Der Einfluß von α läßt sich jedoch durch bekannte

Eingang 16 zum Zeitpunkt t = t₀. Maßnahmen ausschalten, falls die Regelung von 0

Bei einem derartigen Regelsystem muß der Tot- nach α oder von α nach 0 fortschreitet. Unter der bereich in einer geeigneten Breite festgelegt werden, 60 Voraussetzung, daß diese Maßnahmen angewendet damit ein Pendeln der Regelung vermieden wird. Die werden, kann die effektive Flußänderung bei Zustands-Breite wird bestimmt durch die Größe des Regel- änderung von j nach m in Fig. 3 als im wesentlichen Schrittes, die Zeitkonstante eines Verzögerungselemen- gleich groß wie bei der Zustandsänderung von g nach 1 tes, z. B. eines Heißleiters, und den zeitlichen Abstand angesehen werden.

der Messungen bzw. das Abfrageintervall. 65 Folgen nun Impulse, die den magnetischen Fluß

Im Hinblick auf den Zweck des Systems soll der von m aus ansteigen lassen, erreicht der Speicher über

Totbereichjedoch so schmal wie möglich sein. Genauso Route λ 3 den Punkt« innerhalb der Zeit, in der die

wünschenswert ist es, daß die Regelschritte möglichst Impulse anliegen. Route r3 ist ein Teil des Wsems

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von k nach /. Zwar verläuft Route r3 weitaus steiler Verzögerungselementes, z. B. Heißleiters, zum Abfrageais Route rl, jedoch ist Intervall bestimmt.

\φ _φ I 1st das Abfrageintervall gegenüber der Zeitkonstante ' * ^m' des Verzögerungsgliedes genügend groß (mehr als gleich dem aus Formel (1) gegebenen Wert. Sobald 5 doppelt so groß), läßt sich das Verhältnis zwischen keine Impulse mehr anliegen, wird der Zustand des der erforderlichen Totbereichbreite 2 B und den Wer-Speichers über Route 4 von η nach ρ verschoben. ten A₁ sowie A_x aus dem Beispiel nach F i g. 6 abRoute r4 ist eine von η nach A: führende, nach oben leiten. Dabei wird der erste Regelschritt nach Richkonvexe Kurve. Da η in der Nähe der Φ-Achse liegt, tungsumkehr zur Zeit t = J_x ausgeführt. Anschließend ist ίο an das Abfrageintervall (Zeit T) erfolgt nun zum \Φ_Ρ — 0_m| Zeitpunkt / = <₂ der zweite Regelschritt, zu dem der

... , . ' Ausgangspilotpegel geringfügig unter dem Totbereich-

im allgemeinen sehr viel großer als der _{pegd B} ,_{iegt Um zu vermeideiu daß in diesem Zu}_

\Φ_η —Φ]\· stand ein Pendeln der Regelung eintritt, müssen fol-

15 gende Bedingungen erfüllt sein:

Durch einen Versuch wurde ermittelt, daß er zwei- / ^ \

bis viermal größer ist als letzterer. Das Ansteigen des IB > A_t — A₁ = aA\ -J

magnetischen Flusses verringert sich jedoch langsam \ A₂)

nach ρ und geht in einen gleichmäßigen Wert über. 2B^ ι ._ λ κ " ft — ^¹ ί4ϊ

Der Nachteil des außergewöhnlich großen Regel- ao Ä~ wooei ρ — — (^)

Schrittes nach Umkehr der Regelrichtung ist weniger * *

in der Ungleichheit der Regelschritte, als vielmehr Da A₁ > A₁, muß die Totbereichbreite normaler-

darin zu suchen, daß diese Ungleichheit eine Verbrei- weise, wenn keine besonderen Maßnahmen getroffen

terung des Totbereiches auf eine Größe nötig macht, _{mindestens der} Bedingung *L > 1 genügen, um

die der Große des Regelschnttes nach Umkehr der as " ^a A₂ " ^e

Regelrichtung entspricht. Eine Verbreiterung des Tot- ein Pendeln der Regelung zu vermeiden,

bereiches hat aber auch eine Vergrößerung des Aus- Die durch die Erfindung erzielte Verbesserung der

gangspegelfehlers zur Folge. Totbereichbreite beträgt also 1— ß, so daß sie bei

Durch die Erfindung kann die Totbereichbreite je- Wahl von β = 0,5 bis 0,6 auf 40 bis 50°/₀ reduziert

doch der Größe des normalen Regelschrittes angepaßt 30 werden kann.

werden, unabhängig von dem durch die Hysteresekurve Eine Anwendung der Erfindung wird nachfolgend des Transfluxors verursachten übergroßen Regelschritt an Hand der F i g. 7 beschrieben. In F i g. 7 ist die im Moment der Umkehr der Regelrichtung. Wird die Wicklung 11 des Transfluxors 8 als Steuerwicklung so Totbereichbreite auf den außergewöhnlich großen aufgebracht, daß sie die Verstärkung verringert, die Regelschritt im Moment der Richtungsumkehr wie 35 Wicklung 12 dagegen derart, daß die Verstärkung croben beschrieben festgelegt, dann ist die Änderung des höht wird. Auf beide Wicklungen 11 und 12 gelangen Eingangspilotpegels, die gerade das Durchlaufen des negative Impulse· von den Punkten 80 und 90. Die Totbereiches zur Folge hat, eine kleine Amplituden- Zuführungsleitung 71 der Wicklung 11 (Masseseite) änderung, die über den Totbereichpegel leicht hinaus- und die Zuführungsleitung 72 der Wicklung 12 (hochgeht. 40 liegend) führen durch den Speicherkern 70.

Wie F i g. 4 zeigt, kann ein gegenüber dem norma- Es soll angenommen werden, daß die Polarität des r len Regelschritt genügend breiter Totbereich das Sättigungsflusses des Speicherkernes 70 durch einen Pendeln der Regelung nicht verhindern, wie bei den Teil des Spannungs-Zeit-Produktes, das ein einzelner ι kleinen Amplitudenänderungen der entgegengesetzten Impuls besitzt, umgekehrt wird. Falls der Speicherf Richtung. 45 kern 70 unter diesen Umständen in gleicher Richtung Wird aber aus der Umkehr der Regelrichtung auto- gesteuert wird, erfahren der zweite und die weiteren \ matisch ein Hilfssignal abgeleitet und der folgende Schreibimpulse keine Änderung. Kehrt jedoch die erste Regelschritt durch ein geeignetes Verfahren klein Regelrichtung um, erfolgt mit einer umgekehrten gehalten, kann auch bei der in F i g. 4 dargestellten Magnetisierung des Speicherkernes 70 auch eine Um-Pegeländerung und der gleichen Totbereichbreite ein 50 kehrung des Sättigungsflusses, so daß der magnetische Pendeln der Regelschaltung verhindert werden, wie Fluß um ein Mehrfaches des Sättigungsflusses geändert Fig. 5 a zeigt Selbst bei außerordentlich großen wird. Der auf den Transfluxor 8 gelangende wirksame Pegeländerungen, die nicht durch einen einzigen Regel- Schreibimpuls wird kleiner, und der erste Regelschritt schritt auf einen Wert innerhalb der Totbereichbreite nach der Richtungsumkehr verringert sich um das reduziert werden können, genügen wie Fig. 5b 55 Produkt aus Spannung und Zeit, das der oben bezeigt, im allgemeinen drei Regelschritte zu dieser schriebenen Änderung des magnetischen Flusses entReduzierung, spricht. Wählt man den Koerzitivstrom /_c des Speicher-Wie aus dem obengesagten ersichtlich, wird der kernes 70 kleiner als den des Transfluxors, wird, wie Totbereich 2B₁ der zur Kompression des ersten F i g. 8 zeigt, der obere Teil des ankommenden Regelschnttes nach der Richtungsumkehr nötig ist, 60 Impulses durch den Speicherkern 70 absorbiert Die durch den Wert A₁ des ersten Regelschrittes nach der Größe des ersten Schreibimpulses nach der Richtungs-Richtungsumkehr, den Wert A_t des zweiten Regel- umkehr und damit der Regelschritt werden dadurch Schrittes und das Verhältnis der Zeitkonstante eines verkleinert

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Es hat sich gezeigt, daß bei derartigen Reglern dei

   Patentanspruch: · erste Steilschritt bei Umkehr der Regelrchtung ein

   Vielfaches des normalen SteHschrittes betragen kann.

   Integrierender, stufenweise arbeitender, automa- Dies hat sich auch bei einem weiterhin vorbekannten tischer Verstärkungsregler, der als Regelspeicher 5 Verfahren zur Einstellung von Transfluxoren mil einen schrittweise mit Steuerimpulsen magnetisjer- Impulsen (iNachrichtentechnische Zeitschrift«, Jg. 19, baren Transfluxor enthält, dadurch ge- 1966, H. 7, S. 392/393) gezeigt, nach dem die Impulskennzeichnet, daß die Steuerimpulse über einstellung des Transfluxors mit Hilfe eines Sperreinen Speicherkern (70), dessen Koerzitivstrom Schwingers erfolgt. Bei der Anwendung dieses Verkleiner als der des Transfluxors (8) ist, derart ge- ίο fahrens ergab sich nämlich, daß der erste Schritt nach führt sind, daß der Speicherkern (70) bei Umkehr jeder Speicherrichrungsumkehr um mindestens den der Regelrichtung ummagnetisiert wird. Faktor 3 größer war als die in gleicher Richtung folgenden normalen Schritte.

   Es ist ferner bereits eine Regelanordnung mit Rück-

   ₁₅ führung bekannt, bei der bei Abweichung im Auftreten zweier zu vergleichender Regeümpulse ein größerer Stellschritt als notwendig ausgelöst und nach einer der Zeitkonstanten der Regelstrecke entsprechen-