DE1806765B2

DE1806765B2 - Anordnung zur bildung von ausgangsimpulsen mit einstellbarer frequenz

Info

Publication number: DE1806765B2
Application number: DE19681806765
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl.-Ing.; Schwarz low Hans-Joachim; Bieberle Gabriele; 8520 Erlangen Linden
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-11-02
Filing date: 1968-11-02
Publication date: 1973-03-22
Also published as: NO127128B; FR2022454B1; FR2022454A1; SE352995B; NL6913694A; DE1806765A1; CH516261A; ES373057A1; DE1806765C3; DK124227B; GB1293584A; BE740962A

Description

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung beispielsweise in zwei elektronische Grenzwertmelder von der eingangs genannten Anordnuag aus der Zeit- gegeben werden, von denen jeweils einer bei einem schrift »Elektronik« (1966) aus. Die Erfindung be- Vorzeichen der Regelabweichung die eine Zählruht dabei auf der Überlegung, daß die geforderte richtung des Zählers schaltet Durch den Ansprechhohe Frequeijzkonstanz im allgemeinen nur in einem 5 wert dieser Grenzwertmelder kann zugleich ein Uneingeschränkten, vorgegebenen Bereich der Aus- empfindlichkeitsbereich jn der Umschaltung des gangsfrequenz erforderlich ist, während der übrige Zählers geschaffen werden. Darüber hinaus kann die Frequenzbereich nur beim Hoch- und Herabsteuern Frequenz der Eingangsimpulsfolge des Zählers zuder Ausgangsfrequenz und bei Störungen wirksam sätzlich in Abhängigkeit von der Steuer- oder Regelist, und daß die bekannte Anordnung zur Lösung io abweichung eingestellt werden, so daß auch Fordeder zuvor genannten Aufgabe unter Beachtung dieser rangen an die Dynamik einer Verstellung der AusÜberlegung angewandt werden kann. Die bekannte gangsfrequenz erfüllt werden können.
Anordnung ist eigentlich für den Komponentenregler Eine besonders vorteilhafte weitere Ausgestaltung eines digitalen Mischungs-Regelsystems vorgesehen. der Anordnung ergibt sich dadurch, daß während Ein Vor- und Rückwärtszähler ist an den Eingabe- 15 der Regelabweichung Null der Zähler vom voreingang eines Frequenzteilers angeschlossen, der von geschalteten Impulsgeber abgekoppelt und der einem Frequenzgeber gespeist ist. Das Ausgangs- Zählerstand dem Frequenzteiler zugeführt wird. In signal des Frequenzteilers bestimmt die Sollmenge diesem Bereich bestimmt dann der jeweilige Zählereiner Flüssigkeitskomponente, die mit anderen stand die Ausgangsfrequenz, welche die Frequenz-Flüssigkeitskomponenten gemischt wird, in einem ao konstanz des Frequenzgebers erhält.
Durchflußregelkreis für die betreffende Flüssigkeits- Mit der Anordnung nach der Erfindung kann die komponente. Diese Sollmenge wird nicht konstant Abweichung von einem vorgegebenen Frequenzgehalten, sondern in Abhängigkeit von anderen Sollwert innerhalb der Größenordnung 10~⁶ gehalten physikalischen Größen, z. B. von der Dichte der werden. Eine derartige Impulsfolge ermöglicht somit Mischung, geführt. Dazu ist ein Regelkreis vorge- 35 eine Steuerung von Umrichtern mit einer entsehen, in dem ein an einem Sollwertgeber ab- sprechend genauen Drehzahleinstellung einer angegriffener analoger Sollwert für die physikalische geschlossenen Drehfeldmaschine.
Größe mit ihrem gerade vorhandenen Istwert in Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Differenzverstärker verglichen wird. Die Ver- weiteren Ausbildungen ist in der Figur als Blockstellung des Vor- und Rückwärtszählers geschieht in 30 schaltbild schematisch veranschaulicht.
Abhängigkeit dieses Vergleichs. Eine Zählersteuer- Von einem Frequenzgeber 2 mit wenigstens aneinheit entscheidet auf Grund des Vergleichs zwi- nähernd konstanter Frequenz, der beispielsweise ein sehen Soll- und Istwert, ob die in den Vor- und Quarz-Schwinger sein kann, wird eine Impulsfolge Rückwärtszähler von einem Impulsgeber einlaufen- mit einem festen Frequenzwert einem an sich beden Impuise addiert oder subtrahiert werden. Der 35 kannten Frequenzteiler mit digitalem Eingabe-Impulsgeber besitzt vier verschiedene Frequenz- eingang zugeführt, dessen Ausgangsimpulse an einer bereiche. Dadurch wird die Verstellgeschwindigkeit Klemme 4 erscheinen. Als Frequenzteiler 3 kann ein des Vor- und Rückwärtszählers variiert. Entspricht solcher mit linearer oder auch hyperbolischer der Istwert der physikalischen Größe ihrem analogen Charakteristik vorgesehen sein, dessen Ausgangs-Sollwert, so wird der Einzählvorgang unterbrochen. 40 impulse voneinander äquidistante Zeitabstände be-Um den Vor- und Rückwärtszähler zu Beginn eines sitzen. Ferner kann dieser Frequenzteiler 3 nach dem Mischvorganges in eine definierte Anfangsstellung sogenannten Pulsausfallverfahren arbeiten, bei dem bringen zu können, ist zusätzlich eine aus zwei die gewünschte Impulsfolge einer dem Frequenz-Handtasten bestehende Handverstollung (Eingabe- teiler 3 nachgeschalteten und in der Figur nicht darglied) zum Höher- und Tieferstellen des Vor- und 45 gestellten Einrichtung zur Frequenzsubtraktion ent-Rückwärtszählers vorgesehen. nommen wird, der zugleich auch die Impulsfolge des

Ausgehend von dieser Anordnung, die einem Frequenzgebers 2 zugeführt wird,
anderen Anwendungszweck dient, wird die genannte Die Frequenzteilung wird von einer Eingabe-Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der schaltung bestimmt, die einen Vor- und Rückwärtsistwert dieser Größe die Ausgangsfrequenz des 50 zähler 6 enthält, welcher von einem Impulsgeber 8 Frequenzteilers ist und daß der Ausgangswert des mit einer Impulsfolge gespeist wird. Die Zählrichtung digital ausgestalteten Eingabegliedes zusammen mit des Vor- und Rückwärtszählers 6 wird in Abhängigdem in den Frequenzteiler eingegebenen Eingabe- keit vom Vorzeichen der Abweichung der Ausgangssignal einer elektronischen Vergleichsstufe vor- frequenz an der Klemme 4 von einem an einer gegeben ist, deren Ausgangssignal auf den Eingang 55 Klemme 14 vorgegebenen Frequenzsollwert eindes Vor- und Rückwärtszählers einwirkt. gestellt. Dieser Sollwert kann zweckmäßig in Form

Sobald eine Regelabweichung (Frequenzabwei- einer Gleichspannung vorgegeben und zwei Grenzchung) auftritt, wird die vom Impulsgeber ab- wertmeldern 10 und 12 zugeführt werden, denen zugegebene Impulsfolge mit einer deir beiden Zähl- gleich auch die Ausgaagsfrequenz an der Klemme 4 richtungen in den Zähler eingespeist., bis die Regel- 60 nach einer Umwandlung in einen analogen abweichung wieder verschwindet. Der Zähler zählt Spannungs- oder Stromwert als Frequenzistwert vor- ^omit so lange, als dei am Eingabeglied vorgegebene gegeben wird. Zur Umwandlung ist ein Frequenzdigitale oder der analoge Sollwert nicht erreicht ist. Spannungswandler 16 vorgesehen. Die Grenzwert-Zur Umsteuerung auf einen anderen Sollwert kann meider 10 und 12 können beispielsweise elektronische beispielsweise als digitales Eingabeglied ein ent- 65 Kippstufen, gegebenenfalls mit nachgeschalteten Versprechender Handschalter vorgesehen sein. Ferner stärkerstufen, sein, die vorzugsweise noch mit einer können nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der in der Figur nicht dargestellten trägheitslosen Mit-Erfindung Soll- und Istwert der Aiusgangsfrequenz kopplung versehen sein können. Jeweils einer der

5 6

Grenzwertmelder 10 und 12 gibt ein Signal auf den des Frequenzteilers 3 eingehalten wird, wird ein entZähler 6, sobald die Soll-Ist-Differenz in positiver sprechender Eingabewert an einem digitalen Ein- oder negativer Richtung einen einstellbaren Grenz- gabeglied 22, z. B. einem Handschalter, eingestellt, wert überschreitet. Durch diese beiden Grenzwerte Dessen digitaler Ausgangswert wird zusammen mit kann ein Unempfindlichkeitsbereich der Eingabe ein- 5 dem Ausgangswert des Speichergliedes 18 einer gestellt werden. In diesem Unempfindlichkeitsbereich elektronischen Vergleichsstufe 24 zugeführt, deren kann die Impulsfolge des Impulsgebers 8 vorteil- Ausgangssignal den Grenzwertmeldern 10 und 12 hafterweise vom Vor- und Rückwärtszähler 6 ab- einen zusätzlichen Istwert vorgibt und dadurch auf gekoppelt und der Zählerstand dem Frequenzteiler 3 den Eingang des Vor- und Rückwärtszählers 6 eindirekt zugeführt werden. io wirkt. Das Ausgangssignal der Vergleichsstufe 24

Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, am wechselt sein Vorzeichen, sobald ihre Eingangswerte Ausgang der Eingabeschaltung eine Speicherung des gleich sind. Solange die Eingangswerte gleich sind, Zählerstandes vorzunehmen. Diese Speicherung sollte wird der Vor- und Rückwärtszähler 6 gesperrt. Die während einer Änderung des Zählerstandes wirksam Vergleichsstufe 24 kann zugleich ein optisches Ansein und somit die digitale Eingabe in den Frequenz- ig zeigegerät 26 enthalten oder speisen, welches eine teiler 3 mit der Impulsfolge des Impulsgeber 8 leichte Kontrolle der Frequenzübereinstimmung ersynchronisieren. Zu diesem Zweck kann beispiels- möglicht. Die zusätzliche Istwertvorgabe kann neben weise ein elektronisches Speicherglied 18, z. B. ein der Führung der Ausgangsfrequenz über den an der Gedächtnisgatter, vorgesehen sein. Dieses Speicher- Klemme 14 vorgegebenen Frequenzsollwert vorgeglied 18 sperrt den Durchgang zum Frequenzteiler 3, ao sehen und zugleich mit dieser Vorgabe wirksam sein, wenn der Zählerstand des Vor- und Rückwärts- Bei Regelabweichung Null und in dem durch die Zählers 6 um eine Einheit geändert wird. Es ver- Hysterese der Grenzwertmelder 10 und 12 bestimmhindert somit die Weitergabe von Zwischenstellungen ten Bereich arbeitet die Anordnung mit sehr hoher des Vor- und Rückwärtszählers 6 an den Frequenz- Konstanz der Ausgangsfrequenz. Es wurde nämlich teiler 3. 35 erkannt, daß die Hysterese der Grenzwertmelder 10

Falls Forderungen an die Dynamik der Frequenz- und 12 die analogen Soll- und Istspannungen aus-

verstellung an der Klemme 4 gestellt sind, d. h., falls koppelt, die auf Grund ihrer Welligkeit und Tem-

die Frequenzverstellung nicht mit gleichmäßiger Ge- peraturabhängigkeit eine Inkonstanz der Ausgangs-

schwindigkeit erfolgen soll, so kann zweckmäßig zu- frequenz erzeugen können.

sätzlich eine Regelung der Ausgangsfrequenz des 30 Im Ausführungsbeispiel sind zur Einstellung der Impulsgebers 8 vorgesehen sein. Diese Aufgabe kann Zählrichtung des Vor- und Rückwärtszählers 6 zwei ein Regler 20 erfüllen, der beispielsweise ein getrennte Grenzwertmelder 10 und 12 vorgesehen; Spannungsregler sein kann. Diesem Regler 20 wird diese beiden Geräte können aber auch durch ein ebenfalls die Soll-Ist-Differenz der Ausgangsfrequenz einziges geeignetes Schalt- oder Steuerelement, beides Frequenzteilers 3 als Regelabweichung zugeführt, 35 spielsweise einen Dreipunktregler, ersetzt werden,
und er verstellt die Eingangsspannung des Impuls- Das elektronische Speicherglied 18 bewirkt bei gebers 8, der dann vorzugsweise ein Spannungs- geänderter Einstellung am digitalen Eingabeglied 22 frequenzwandler sein kann, entsprechend nder Größe und/oder bei geändertem Frequenzsollwert an der der Regelabweichung. Dadurch wird die Frequenz Klemme 14 einen stetigen Übergang der Ausgangsder dem Vor- und Rückwärtszähler 6 zugeführten 40 frequenz des Frequenzteilers 3 in eine andere AusImpulsfolge geändert. · gangsfrequenz. Dadurch werden unbeabsichtigte

Die für die Vor- und Rückwärtsfreigabe erforder- Zwischenfrequenzen während der Umschaltung verliehen Schaltelemente können gegebenenfalls auch in mieden. Falls jedoch von einer solchen kurzzeitigen einem besonderen Gerät angeordnet sein, das in der Zwischenfrequenz keine nachteiligen Folgen zu erFigur nicht dargestellt ist. Dieses Gerät kann bei- 45 warten sind, beispielsweise bei der Steuerung von spielsweise zwei elektronische NOR-Gatter enthalten, "Werkzeugmaschinen mit jeweils getrennten Steuerdie jeweils mit dem Ausgangssigjial eines der Grenz- vorgängen bei den \ :rschiedenen Frequenzen, so wertmelder 10 und 12 und mit der Impulsfolge des kann das Speicherglied 18 entfallen. In solchen Impulsgebers 8 gespeist sind und von denen jeweils Fällen mit geringen Anforderungen an die Frequenzeines die Vorwärts- und das andere die Rückwärts- s*> eingabe kann auch eine Steuerung oder Regelung freigäbe bestimmt.'Dem Takteingang des Vor- und der Ausgangsfrequenz von Hand ohne den ge-Rückwärtszählers 6 könnten die Aasgänge der schlossenen Regelkreis ausreichend sein. Dann kann NOR-Stuf en über eine weitere gemeinsame NOR- als Impulsgeber 8 auch jede Art Freqaenzgeber, bei-Stufe zugeführt werden. spielsweise auch eine astabile Kippstufe, vorgesehen

Damit ein konstanter Wert der Ausgangsfrequenz 55 sein. ·

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 mittels eines Vor- und Rückwärtszählers einstellbar Patentansprüche: ist Solche Anordnungen können beispielsweise bei der Steuerung von Werkzeugmaschinen, Strom-

1. Anordnung zur Bildung von Ausgangs- richteranlagen oder auch bei Zeitmessungen verimpulsen mit einstellbarer Frequenz, insbeson- 5 wendet werden. Eine solche Anordnung ist in der dlere von Steuerimpulsen für Stromricliteranlagen, Zeitschrift. »Elektronik« (1966), H. 10, Seiten 301 init einem an einen Frequenzgeber ange- bis 306, beschrieben.

schlossenen Frequenzteiler, dessen Ausgangs- Zur Bildung von Ausgangsimpulsfolgen mit verfrequenz über seinen digitalen Eingabeeingang änderbarer Frequenz können bekanntlich Spannungsmittels eines Vor- und Rückwärtszählers einstell- io frequenzwandler verwendet werden, die eine verbar ist, der aus einem Impulsgeber mit einer änderbare Eingangsgleichspannung in eine Aus-Eingangsimpulsfolge gespeist ist und dessen Zähl- gangsimpulsfolge umwandeln, deren Frequenz der richtung vom Vorzeichen der Abweichung zwi- Eingangsspannung proportional ist Diese Spanschen dem gemessenen Istwert einer Größe und nungsfrequenzwandler enthalten im allgemeinen dem vorgegebenen Sollwert dieser Größe be- 15 ÄC-Glieder. Solche Elemente, insbesondere die stimmt ist, und mit einem zusätzlichen Eingabe- Kapazitäten, sind temperaturabhängig und bewirken glied zum Verstellen des Zählerinhalts, da- deshalb Abweichungen der Frequenz-Proportionalität durch gekennzeichnet, daß der Istwert im Falle einer Temperaturänderung. Weitere dieser Größe die Ausgangsfrequenz des Frequenz- Frequenzabweichungen sind durch Einstreuungen in teilers (3) ist und daß der Ausgangswert des 20 der Eingangsspannung möglich. Es ist deshalb bedigital ausgestalteten Eingabegliedes (22) zu- reits ein verhältnismäßig großer Aufwand erfordersammen mit dem in den Frequenzteiler (3) ein- lieh, wenn diese Frequenzabweichungen 10~³ der gegebenen Eingabesignal einer elektronischen Nennfrequenz nicht überschreiten sollen.
Vergleichsstufe (24) vorgegeben ist, deren Aus- Frequenzgeber, die einen Quarz-Schwinger entgangssignal auf den Eingang des Vor- und Rück- 35 halten, geben dagegen eine Impulsfolge mit einer wärtszählers (6) einwirkt. Frequenzabweichung von höchstens etwa 10 -" ab.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- Es ist bekannt, an einen solchen Frequenzgeber kennzeichnet, daß Soll- und Istwert der Aus- einen Frequenzteiler mit digitalem Eingabeeingang gangsfrequenz des Frequenzteilers (3) zwei Grenz- anzuschließen (SEL-Nachrichten 15 [1967], Heft 1, wertmeldern (10 und 12) vorgegeben sind, von 30 Seiten 24 bis 27). Durch Verstellung am digitalen denen jeweils einer eine der Zählrichtungen des Eingabeeingang läßt sich das Frequenzunterteilungs-Vor- und Rückwärtszählers (6) bestimmt. verhältnis und damit die Ausgangsfrequenz des

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- Frequenzteilers einstellen. Üblicherweise wird zur kennzeichnet, daß zur Vorgr.be der Zählrichtung Einstellung der Frequenzunterteilung als Eingabedes Vor- und Rückwärtszählers (6) ein einziges 35 glied ein mehrstelliger Zahlenschalter verwendet, der Schalt- oder Steuerelement mit Dreipunkt- mit dem digitalen Eingabeeingang des Frequenzverhalten, vorzugsweise ein Dreipunktregler, vor- Verteilers verbunden ist. Damit ist jedoch verknüpft, gesehen ist. daß sich bei einer plötzlichen Änderung der Ein-

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, stellung am Zahlenschalter eine ebenso schnelle dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der 40 Änderung der Ausgangsfrequenz ergibt. Weiterhin Eingangsimpulsfolge des Vor- und Rückwärts- muß vom Bedienungspersonal darauf geachtet werzählers(6) in Abhängigkeit von der Frequenz- den, daß bei einer Änderung der Zahlenvorgabe abweichung selbsttätig veränderbar ist. nicht benötigte Zwischenstufen vermieden werden.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch ge- Außerdem können solche Zahlenschalter nicht in kennzeichnet, daß als Impulsgeber (2) zur 45 geschlossenen Regelkreisen verwendet werden.
Speisung des Vor- und Rückwärtszählers (6) mit Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine der Eingangsimpulsfolge ein Spannungsfrequenz- Anordnung zur Bildung von Ausgangsimpulsen mit wandler vorgesehen ist, dessen Eingangsspannung einstellbarer Frequenz, insbesondere von Steuerin Abhängigkeit von der Frequenzabweichung impulsen für Stromrichteranlagen, zu schaffen, bei geführt ist. _go der ebenfalls ein Eingabeglied zur Vorgabe einer ge-

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 wünschten Frequenz der Ausgangsimpulse und dabis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vor- neben noch ein Eingabeeingang zur Eingabe eines und Rückwärtszähler (6) ein elektronisches analogen Frequenzsollwertes vorgesehen sind, jedoch Speicherglied (18) nacngeschaltet ist, welches die soll sich bei einer Änderung in der Frequenzvorgabe digitale Eingabe in den Frequenzteiler (3) mit der 55 die Frequenz der Ausgangsimpulse nicht sprunghaft, Impulsfolge des Impulsgebers (8) synchronisiert. sondern stetig auf den neuen Wert ändern. Die

Frequenzänderung soll automatisch beendet werden, wenn der neue Wert erreicht ist, und somit keiner

Überwachung durch das Bedienungspersonal be-

60 dürfen. Weiterhin soll es gleichgültig sein, wie schnell sich der analoge Frequenzsollwert ändert oder in welcher Weise und wie schnell das Bedienungs-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung personal am Eingabeglied eine Änderung in der zur Bildung von Ausgangsimpulsen mit einstellbarer Frequenzvorgabe vornimmt; Sprünge in der Frequenz Frequenz, insbesondere von Steuerimpulsen für 65 der Ausgangsimpulse sollen dabei nicht auftreten. Stromrichteranlagen, mit einem an einem Frequenz- Schließlich sollen die Ausgangsimpulse, sobald der geber angeschlossenen Frequenzteiler, dessen Aus- neue Frequenzwert erreicht ist, eine hohe Frequenzgangsfrequenz über seinen digitalen Eingabeeingang konstanz besitzen.